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Die Erfindung betrifft ein System zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit zur Verwen- dung mit einer Zentrifuge, umfassend mindestens einen in einen Zentrifugenbecher einzupassen- den Behälter und ein Verfahren zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit, umfassend das
Gewinnen einer biologischen Flüssigkeit in einem ersten Behälter eines Systems zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, das einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter sowie eine zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter angeordnete Filteranordnung umfasst, das Einbringen des ersten Behälters und des zweiten Behälters in einen Zentrifugenbecher.
Die Entwicklung von Kunststoffbeuteln zum Sammeln von Blut hat die Auftrennung von ge- spendetem Vollblut in seine verschiedenen Komponenten und in analoge Produkte erleichtert, wobei diese unterschiedlichen Blutprodukte (z. B. Blutplättchenkonzentrate) als ein Transfusions- produkt verfügbar gemacht werden.
Im Lauf der Zeit und aufgrund von umfangreichen Forschungen und klinischen Daten haben sich die Transfusionspraktiken stark geändert. Ein Aspekt der gegenwärtigen Praxis ist darin zu sehen, dass Vollblut selten verabreicht wird ; vielmehr werden an Patienten, die einen Bedarf an roten Blutkörperchen haben, gepackte rote Blutkörperchen, an Patienten, die einen Bedarf an Blut- plättchen haben, ein Blutplättchenkonzentrat, und an Patienten, die einen Bedarf an Plasma ha- ben, Plasma verabreicht. Aus diesem Grund ist die Auftrennung von Blut in seine Bestandteile von wesentlichem therapeutischem und wirtschaftlichem Wert.
Dies wird nirgends stärker deutlich, als bei der Behandlung der verstärkten Schädigung des Immunsystems eines Patienten, die durch die derzeit bei der Chemotherapie von Krebspatienten eingesetzten höheren Dosen und stärkeren Arzneimittel hervorgerufen werden. Diese aggressiveren chemotherapeutischen Vorgehensweisen sind direkt mit einer Verringerung des Gehalts an Blutplättchen im Blut bis auf abnormal niedrige Werte verbunden ; damit einhergehende innere und aussere Blutungen erfordern zusätzlich häufigere PC-Transfusionen. Dadurch wird von Blutbanken verlangt, die Blutplättchenmenge pro Einheitsmenge an Blut zu erhöhen.
Ein typisches, in den Vereinigten Staaten angewandtes Verfahren zur Auftrennung in die Komponenten besteht im Citrat-Phosphat-Dextrose-Adenin-System (CPDA-l)-System, das sich einer Reihe von Stufen bedient, um das gespendete Blut in drei Komponenten aufzutrennen, wobei jede einzelne Komponente von erheblichem therapeutischem und wirtschaftlichem Wert ist. Das Verfahren bedient sich typischerweise eines Blutsammelbeutels, der einstückig über einen flexiblen Schlauch mit mindestens einem und vorzugsweise zwei oder mehr Satellitenbeuteln verbunden ist.
Unter Zentnfugation kann das Vollblut durch differentielle Sedimentation in so wertvolle Blutkomponenten, wie Plasma, gepackte rote Blutkörperchen (PRC) in klarem Plasma suspendierte Blutplättchen (an Blutplättchen reiches Plasma oder PRP), B ! utp) ättchenkonzentrat (PC) und Kryopräzipitat (das eine gesonderte Bearbeitung erfordern kann) aufgetrennt werden.
Ein typisches Sammel- und Verarbeitungsverfahren von Vollblut kann folgende Stufen umfassen : (1) Eine Einheitsmenge des gespendeten Vollblut (etwa 450 mg gemäss der Praxis in den Vereinigten Staaten) wird aus der Vene des Spenders entnommen und direkt im Blutsammelbehälter, der das Nährstoffe und Antikoagulationsmittel enthaltende CDPA-1 enthält, gesammelt.
(2) Der Blutsammelbeutel wird zusammen mit seinen Satellitenbeuteln zentrifugiert (Zentrifugation mit langsamer Drehzahl oder"soft-spin"-Zentrifugation), wobei die roten Blutkörperchen sich als PRC im unteren Bereich des Blutsammelbeutels anreichern und im oberen Teil des Beutels eine Suspension von PRP zurückbleibt.
(3) Der Blutsammeibeutel wird sorgfältig ohne Störung der Grenzfläche zwischen der überstehenden PRP-Schicht und der sedimentierten PRC-Schicht in eine als"Piasmaextraktor" bekannte Vorrichtung gebracht. Der Plasmaextraktor oder-expressor umfasst typischerweise eine Vorderund eine Hinterplatte. Die beiden Platten sind an ihren unteren Enden miteinander gelenkartig verbunden und durch eine Feder so gegeneinander vorgespannt, dass im Beutel ein Druck von etwa 90 mm Quecksilber entsteht.
Der Blutsammelbeutel wird zwischen die beiden Platten gebracht und ein Ventil, eine Dichtung oder ein Verschluss in oder am flexiblen Schlauch wird geöffnet, wodurch das überstehende PRP in einen ersten Satellitenbeutel fliessen kann. Mit dem Ausfliessen des PRP aus dem Blutsammelbeutel steigt die Grenzfläche zum PRC an Bei der gegenwärtigen Praxis muss die Bedienungsperson die Lage der steigenden Grenzflache genau beobachten und den Verbindungsschlauch abklem-
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men, wenn nach ihrer Beurteilung möglichst viel PRP übertragen worden ist, ohne dass rote Blut- körperchen in den ersten Satellitenbeutel gelangen können. Dies ist ein arbeit-un zeitaufwendi- ger Vorgang, bei dem die Bedienungsperson den Beutel visuell überwachen und nach entspre- chender Überlegung selbständig entscheiden muss, wann der Verbindungsschlauch zu schliessen ist.
Der Blutsammelbehälter, der nunmehr nur PRC enthält, kann abgetrennt und bei 40C bis zum
Bedarf für die Transfusion an einen Patienten gelagert werden, oder es kann ein Ventil oder ein Verschluss im Schlauch geöffnet werden, so dass das PRC in einen Satellitenbeutel übertragen wird, wobei man entweder den durch den Plasmaextraktor erzeugten Druck verwendet oder die
Blutsammelvorrichtung in eine Druckmanschette legt oder durch Anheben ein schwerkraftbedingtes Fliessen hervorruft.
(4) Der PRP-enthaltende Satellitenbeutel wird dann zusammen mit einem weiteren Satelliten- beutel aus dem Extraktor entnommen und bei einer erhöhten G-Kraft (Hochgeschwindigkeitszentrifugation oder"hard-spin"-Zentrifugation) zentrifugiert, wobei Zeit und Drehzahl so eingestellt werden, dass sich die Blutplättchen im unteren Bereich des PRP-Beutels anreichern. Nach beendeter Zentrifugation enthält der PRP-Beutel die sedimentierten Blutplättchen in seinem unteren Bereich und klares Plasma in seinem oberen Bereich.
(5) Der PRP-Beutel wird sodann in den Plasmaextraktor gebracht. Der Grossteil des klaren Plasmas wird in einen Satellitenbeutel gedrückt, wobei der PRP-Beutel dann nur mehr die sedimentierten Blutplättchen und etwa 50 ml Plasma enthält. Sodann wird in einer weiteren Stufe diese Blutplättchenzusammensetzung zur Bildung eines Blutplättchenkonzentrats (PC) dispergiert. Der PRP-Beutel, der nunmehr ein PC-Produkt enthält, wird sodann abgelöst und bis zu 5 Tagen bei 20- 240C gelagert, bis er für eine Blutplättchentransfusion benötigt wird. Bei einer einzigen Blutplättchentransfusion können mehrere Blutplättchen-Einheiten (z. B. von 6 bis 10 Spendern, wenn eine Transfusion an einen erwachsenen Patienten vorgesehen ist) vereinigt werden.
(6) Das Plasma im Satellitenbeutel kann selbst zur Transfusion an einen Patienten verwendet werden oder es kann durch komplexe Verfahren in eine Reihe von weiteren wertvollen Produkten aufgetrennt werden.
Zu den von CPDA-1 abweichenden gebräuchlichen Systemen gehören Adsol, Nutricell und SAG-M. Bei diesen letztgenannten Systemen enthält der Sammelbeutel nur Antikoagulationsmittel, und die Nährstofflösung kann vorher in einem Satelliten beutel plaziert werden. Diese Nährstofftö- sung wird in das PRC nach Abtrennung des PRP vom PRC übertragen, wodurch man eine höhere Ausbeute an Plasma und eine längere Lagerbeständigkeit für das PRC erzielt.
Im Hinblick darauf besteht ein wachsendes Bedürfnis nach einem wirkungsvollen System und Verfahren zum Auftrennen einer biologischen Flüssigkeit (z. B. Vollblut) in ihre Komponenten. Das Personal von Blutbanken hat auf dieses verstärkte Bedürfnis nach Blutkomponenten durch den Versuch, die PRC- und PC-Ausbeuten auf verschiedenen Wegen zu erhöhen, reagiert. Beim Abtrennen der PRC- und PRP-Fraktionen (z. B. in der vorstehenden Stufe 3) hat das Personal von Blutbanken versucht, mehr PRP vor dem Unterbrechen des Stroms aus dem Blutsammelbeutel herauszudrücken, dies hat sich aber häufig als kontraproduktiv erwiesen, da das PRP und das anschliessend daraus extrahierte PC häufig mit roten Blutkörperchen verunreinigt sind, was dem normalerweise hellgelben PC eine rosafarbene oder rote Färbung verleiht.
Die Anwesenheit von roten Blutkörperchen im PC ist so sehr unerwünscht, dass rosafarbenes oder rotes PC häufig verworfen oder einer Rezentrifugation unterworfen wird, wobei beide Vorgänge die Bearbeitungskosten erhöhen und arbeitsaufwendig sind. Infolgedessen ist das Personal von Blutbanken zur Übervorsichtigkeit gezwungen, indem es den Fluss des PRP stoppt, bevor es vollständig herausgedrückt ist. Somit bleibt das PC zwar unkontaminiert, jedoch kann es zu einem Verwerfen von nicht herausgedrücktem Plasma, das ein wertvolle Produkt darstellt, kommen.
Dies spiegelt ein weiteres Problem wider, wenn man versucht, die Ausbeute an einzelnen Blutkomponenten zu steigern. Obgleich jede einzelne Komponente wertvoll ist, kann eine Ersparnis, die sich durch eine Steigerung der Ausbeute ergibt, durch erhöhte Arbeitskosten ausgeglichen werden, wenn die Bedienungsperson des Verarbeitungssystems zur Erhöhung der Ausbeute eine standige und sorgfältige Überwachung des Systems vornehmen muss.
Das System bzw. Verfahren der vorliegenden Erfindung mildern die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten und gewährleisten ferner eine höhere Ausbeute an hochwertigerem PRC und PC.
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Die Abtrennung der verschiedenen Blutkomponenten unter Anwendung der Zentrifugation ist von einer Anzahl an anderen Schwierigkeiten begleitet Wird beispielsweise PRP zur Erzielung einer Schicht, die vorwiegend aus am Boden des PRP-enthaltenen Beutels konzentrierten Blut- plättchen besteht (z. B. vorstehende Stufe 4), so neigen die auf diese Weise konzentrierten Blut- plättchen dazu, ein dichtes Aggregat zu bilden, das im Plasma unter Bildung eines Blutplättchen- konzentrats dispergiert werden muss. Die Dispersionsstufe wird üblicherweise durch mässiges
Mischen vorgenommen, indem man beispielsweise den Beutel auf eine sich bewegende Tafel, die sich mit einer einer Präzession aufweisenden Schrägbewegung dreht, legt.
Dieser Mischvorgang erfordert mehrere Stunden, was eine möglicherweise unerwünschte Verzögerung darstellt, und viele Forscher nehmen an, dass dabei ein partiell aggregiertes Blutplättchenkonzentrat gebildet wird. Es wird ferner angenommen, dass die Blutplättchen durch die bei der Zentrifugation angelegten Kräfte beschädigt werden können.
Schliesslich besteht ein Problem bei der Abtrennung von verschiedenen Blutkomponenten unter Verwendung eines Mehrbeutelsystems und unter Zentrifugation darin, dass sehr wertvolle Blutkom- ponenten in den die verschiedenen Beutel verbindenden Leitungen und in den Vorrichtungen, die im System verwendet werden können, zurückgehalten werden.
Neben den vorstehend aufgeführten Komponenten enthält Vollblut weisse Blutkörperchen (insgesamt als Leukozyten bekannt) verschiedener Typen, von denen die wichtigsten Typen die Granulozyten und Lymphozyten sind. Weisse Blutkörperchen gewährleisten einen Schutz gegen bakterielle und virale Infektionen. Die Transfusion von Blutkomponenten, deren Leukozytenanteil nicht verringert worden ist, ist nicht ohne Risiko für den Transfusionspatienten. Einige dieser Risiken sind im US-Patent 4, 923, 620 und im US-Patent 4, 880, 548, die durch Verweis zum Gegenstand der vorstehenden Ausführungen gemacht werden, näher beschrieben.
Beim vorstehend beschriebenen Zentrifugierverfahren zur Abtrennung von Blut in die drei grundlegenden Fraktionen sind die Leukozyten in wesentlichen Mengen sowohl in der Fraktion der gepackten roten Blutkörperchen als auch in der Fraktion des blutplattchenreichen Plasmas vorhanden. Nunmehr gilt es allgemein als sehr wünschenswert, die Leukozytenkonzentration dieser Blutkomponenten soweit wie möglich zu verringern. Obgleich es kein festes Kriterium gibt, wird im allgemeinen angenommen, dass sich zahlreiche unerwünschte Transfusionswirkungen verringern liessen, wenn der Leukozytenanteil vor der Verabreichung an den Patienten um einen Faktor von etwa 100 oder mehr verringert werden könnte.
Dies kommt einer Verringerung des durchschnittlichen Gesamtanteil an Leukozyten in einer einzigen PRC-Einheit auf weniger als etwa 1 x 106 und in einer PRP- oder PC-Einheit auf weniger als etwa 1 x 105 nahe. Bisher gemachte Versuche, dieses Ziel zu erreichen, basieren auf der Verwendung von gepackten Fasern, die im allgemeinen als Filter bezeichnet werden. Es hat jedoch den Anschein, dass Verfahren, die sich der Filtration auf der Basis einer Grössentrennung bedienen, aus zwei Gründen nicht zum Erfolg führen können. Erstens können Leukozyten grösser als etwa 15 im (z. B. Granulozyten und Makrozyten) sein oder auch eine Grösse von nur 5 bis 7 Ilm aufweisen, z. B. Lymphozyten. Zusammen stellen Granulozyten und Lymphozyten den Hauptteil sämtlicher Leukozyten in normalem Blut dar.
Rote Blutkörper- chen weisen einen Durchmesser von etwa 7 sam auf, d. h. sie haben etwa die gleiche Grösse wie Lymphozyten, eine der beiden Hauptklassen von Leukozyten, die entfernt werden müssen. Zweitens können alle diese Zellen einer Deformation unterliegen, so dass sie durch Öffnungen, die kleiner als ihre normale Grösse sind, passieren können. Demgemäss hat sich weitgehend die Auffassung durchgesetzt, dass eine Entfernung von Leukozyten vorwiegend durch eine Adsorption an den Innenflächen von porösen Medien und weniger durch eine Filtration erreicht werden kann.
Eine Verminderung der Leukozyten ist besonders in Bezug auf eine Blutkomponente, wie PC, wichtig Durch differentielle Zentrifugation von Blutkomponenten hergestellte Blutplättchenkonzentrate weisen unterschiedliche Grade der Leukozytenkontamination auf, die in Zusammenhang mit der Zeit und der Grösse der während der Zentrifugation entwickelten Kraft stehen. Der Grad der Leukozytenkontamination in unfiltrierten, herkömmlichen Blutplättchenpräparaten von 6 bis 10 gepoolten Einheiten betragt im allgemeinen etwa 5 x 108 oder mehr. Es wurde nachgewiesen, dass ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von 81 bis 85 % ausreichend ist, um das Auftreten von fiebrigen Reaktionen auf Blutplättchentransfusionen zu vermindern.
Verschiedene andere, neuere Untersuchungen berichten über eine Verringerung der Alloimmunisierung und der Blutplätt- chen-Widerstandsfähigkeit bei Konzentrationen einer Leukozytenkontamination unter etwa 1 x 107
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pro Einheit. Für eine einzelne Einheit von PC mit einem durchschnittlichen Grad der Leukozyten- kontamination (gemäss derzeitiger Praxis) von etwa 7 x 107 Leukozyten liegt das nach der Filtration zu erreichende Ziel bei weniger als 1 x 106 Leukozyten. Die vorliegenden Untersuchungen emp- fehlen daher, dass eine Verringerung der Leukozytenkontamination von mindestens zwei log (99 %) wünschenswert ist. Neuere Untersuchungen empfehlen, dass eine drei log (99, 9 %) oder sogar eine vier log (99, 99 %) -Verringerung erheblich günstiger sein sollte.
Ein weiteres wünschenswertes Kriterium besteht in einer Verringerung des Verlustes an Blut- plättchen auf etwa 15 % oder weniger, bezogen auf die ursprüngliche Blutplättchenkonzentration.
Blutplättchen sind für ihre "klebrige" Beschaffenheit bekannt, eine Bezeichnung, die die Tendenz von in Blutplasma suspendierten Blutplättchen zur Haftung an beliebigen nicht-physiologischen
Oberflächen, denen sie ausgesetzt sind, widerspiegelt. In zahlreichen Fällen haften sie auch stark aneinander.
In einem beliebigen System, das von der Filtration zur Entfernung von Leukozyten aus einer
Blutplättchensuspension abhängt, besteht ein wesentlicher Kontakt zwischen Blutplättchen und den Innenflächen der Filteranordnung. Die Filteranordnung muss so beschaffen sein, dass die Blut- plättchen eine minimale Haftung an den Innenflächen der Filteranordnung aufweisen und diese
Flächen beim Kontakt nicht erheblich beeinträchtigen.
Umfasst die Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten eine poröse Struktur, so besteht die Tendenz, dass sich Mikroaggregate, Gele, Fibrin, Fibrinogen und Fettkügelchen an oder innerhalb der Poren anreichern und diese unter Hemmung des Durchflusses blockieren. Herkömmliche Verfahren, bei denen der Filter zur Entfernung von Leukozyten aus PRC einer Vorkonditionierung durch Durchleiten von Kochsalzlösung durch die Filteranordnung unterzogen wird, wobei gegebenenfalls nach der Filtration eine Spülung mit Kochsalzlösung erfolgt, sind unerwünscht, da der Flüssigkeitsanteil bei der Transfusion übermässig erhöht wird, was eine mögliche Überbelastung des Kreislaufsystems des Patienten mit Flüssigkeit bedeutet Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Entfernung von (Verarmung an)
Leukozyten, die Leukozyten und die anderen Elemente mit hohem Wirkungsgrad und ohne Verstopfung entfernt und keine Vorkonditionierung vor der Verarbeitung von aus frisch entnommenem Blut abgeleitetem PRC sowie keine Spülung nach der Filtration zur Rückgewinnung von im Filter verbliebenen roten Blutkörperchen erfordert.
Aufgrund der hohen Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit von Blutkomponenten soll eine zur Entfernung von Leukozyten aus biologischen Flüssigkeiten verwendete Vorrichtung mit einem porösen Medium den höchstmöglichen Anteil der im gespendeten Blut vorhandenen Komponente liefern. Eine ideale Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten aus PRC oder PRP sollte billig und relativ klein sein, und dazu in der Lage sein, rasch Blutkomponenten, die aus einer oder mehreren Einheiten einer biologischen Flüssigkeit (z. B. Spendervollblut) erhalten worden sind, zu verarbeiten, in beispielsweise weniger als etwa 1 Stunde.
Idealerweise soll diese Vorrichtung den Leukozytengehalt auf den geringstmöglichen Grad vermindern, wobei die Ausbeute an einer wertvollen Blutkomponente maximiert, und teure, komplizierte und arbeitsaufwendige Bemühungen durch die zur Bedienung des Systems abgestellte Person minimiert werden sollen. Die Ausbeute der Blutkomponente soll maximiert und gleichzeitig eine beständige und physiologisch aktive Komponente geliefert werden, indem man beispielsweise eine Schädigung aufgrund einer Zentrifugation und/ oder die Anwesenheit von Luft oder Gas minimiert. Es kann auch bevorzugt sein, dass das PRCporöse Medium zur Entfernung von Blutplättchen sowie von Fibrinogen, Fibrinsträngen, kleinen Fettkügelchen und anderen Komponenten, wie Mikroaggregaten, die in Vollblut vorhanden sein können, befähigt 1St.
Definitionen
Die folgenden Definitionen werden in Bezug auf die Erfindung verwendet.
(A) Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit : antikoaguliertes Vollblut (AWB) ; aus AWB erhaltene gepackte rote Blutkörperchen ; aus AWB erhaltenes blutplättchenreiches Plasma (PRP) ; aus AWB oder PRP erhaltenes Blutplättchenkonzentrat (PC) ; aus AWB oder PRP erhaltenes Plasma ; aus Plasma abgetrennte und in einer physiologischen Flüssigkeit resuspendierte rote Blutkörperchen ; und aus Plasma abgetrennte und in einer physiologischen Flüssigkeit resuspendierte Blutplättchen.
Der Ausdruck Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit umfasst auch beliebige behandelte oder unbehandelte Flüssigkeiten in Verbindung mit lebenden Organismen, insbesondere Blut, Voll-
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blut, warmes oder kaltes Blut und gelagertes oder frisches Blut ; behandeltes Blut, wie mit einer physiologischen Kochsalzlösung, einschliesslich (aber ohne Beschränkung hierauf) einer Kochsalz- lösung, Nährlösung und/oder antikoaguiterenden Lösungen ; eine oder mehrere Blutkomponenten, wie Blutplättchenkonzentrat (PC), blutplättchenreiches Plasma (PRP), blutplättchen freies Plasma, blutplättchenarmes Plasma, Plasma oder gepackte rote Blutkörperchen (PRC), analoge Blutpro- dukte, die aus Blut oder einer Blutkomponente oder aus Knochenmark abgeleitet sind.
Die biologi- sche Flüssigkeit kann Leukozyten enthalten oder zur Entfernung von Leukozyten behandelt worden sein. Der hier verwendete Ausdruck Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit bezieht sich auf die vorstehend beschriebenen Komponenten und auf ähnliche Blutprodukte oder biologische Flüssigkeiten, die auf andere Weise und mit ähnlichen Eigenschaften erhalten worden sind. Erfindungsgemäss werden alle diese Blutprodukte oder biologischen Flüssigkeiten auf die hier beschriebene Weise verarbeitet.
(B) Vollblut-Einheit : Blutbanken in den Vereinigten Staaten nehmen dem Spender üblicherweise etwa 450 ml Blut in einem Behälter, der ein Antikoagulationsmittel zur Verhinderung der Blutge- rinnung enthält, ab. Jedoch variiert die abgenommene Menge von Patient zu Patient und von Blutspende zu Blutspende. Die während einer derartigen Blutspende entnommene Menge wird hier als Vollblut-Einheit definiert.
(C) Einheit von gepackten roten Blutkörperchen (PRC), blutplättchenreichem Plasma (PRP) oder Blutplättchenkonzentrat (PC) : Hier wird der Ausdruck "Einheit" gemäss der Praxis in den Vereinigten Staaten verwendet. Eine Einheit von PRC, PRP, PC oder roten Blutkörperchen oder Blutplättchen in einer physiologischen Flüssigkeit oder in Plasma ist die Menge, die von einer VollblutEinheit abgeleitet ist. Sie kann sich auch auf die während eines einzelnen Blutspendevorgangs abgenommene Menge beziehen Typischerweise variiert das Volumen einer Einheit. Beispielsweise variiert das Volumen einer Einheit von PRC in erheblichem Masse je nach dem Hämatokrit (Vol.-% der roten Blutkörperchen) des abgenommenen Vollblut, wobei dieser Wert üblicherweise im Bereich von etwa 37 bis etwa 54 % liegt.
Der gleichzeitige Hämatokrit von PRC, der im Bereich von etwa 50 bis etwa 80 % variiert, hängt teilweise davon ab, ob die Ausbeute an dem einen oder anderen Blutprodukt minimiert werden soll. Die meisten PRC-Einheiten liegen im Bereich von etwa 170 bis etwa 350 ml, jedoch ist eine Abweichung nach unten und nach oben nicht ungewöhnlich. Mehrfacheinheiten von einigen Blutkomponenten, insbesondere Blutplättchen, können gepoolt oder vereinigt werden, typischerweise, indem man 6 oder mehr Einheiten vereinigt.
(D) An Plasma verarmte Flüssigkeit :
Eine an Plasma verarmte Flüssigkeit bedeutet eine beliebige biologische Flüssigkeit, aus der eine bestimmte Menge an Plasma entfernt worden ist, beispielsweise auf die blutplättchenreiche Flüssigkeit, die nach Abtrennen von Plasma aus PRP erhalten wird, oder auf die Flüssigkeit, die nach Entfernen von Plasma aus Vollblut zurückbleibt.
(E) Poröses Medium : Dieser Ausdruck bezieht sich auf das poröse Medium, durch das eine oder mehrere Blutkomponenten oder biologische Flüssigkeiten passieren. Das PRC-poröse Medium bewirkt eine Verarmung an Leukozyten in der gepackten Erythrozytenkomponente. Das blutplättchen- oder PRP-poröse Medium bezieht sich allgemein auf beliebige Medien, die eine Verarmung an Leukozyten in Nicht-PRC-Blutkomponenten, d. h. in PRP oder in PC, bewirken. Das Erythrozyten-Barrieremedium blockiert die Passage der roten Blutkorperchen und bewirkt eine Verarmung an Leukozyten in PRP in grösserem oder geringerem Umfang, wobei es den Durchgang von Blutplättchen ermöglicht.
Wie nachstehend näher ausgeführt, kann das poröse Medium zur Verwendung in Zusammenhang mit PRC aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Fasern (oder aus anderen Materialien von ähnlicher Oberflächengrösse und Porengrösse) die mit Blut verträglich sind, gebildet sein. Das poröse Medium kann unbehandelt bleiben Vorzugsweise liegt die kritische Benetzungsoberflä- chenspannung (CWST) des porösen Mediums innerhalb eines bestimmten Bereichs, wie nachstehend erwähnt ist, und wie vom jeweils beabsichtigten Verwendungszweck diktiert wird. Die porösen Flächen des Mediums können modifiziert oder behandelt werden, um den gewünschten CWST-Wert zu erzielen.
Beispielsweise liegt der CWST-Wert eines PRC-porösen Mediums typischerweise etwa oberhalb 53 dyn/cm
Das poröse Medium zur Verwendung mit PRP kann aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Fasern oder einem anderen porösen Material, das mit Blut verträglich ist, gebildet werden.
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Das poröse Medium kann unbehandelt bleiben. Vorzugsweise liegen der CWST-Wert und das zeta-Potential des porösen Mediums innerhalb bestimmter Bereiche, wie nachstehend beschrieben wird und vom beabsichtigten Verwendungszweck diktiert wird. Beispielsweise liegt der CWST-Wert eines PRP-porösen Mediums typischerweise oberhalb von etwa 70 dyn/cm.
Die porösen Medien können mit einer zwischen den Behältern angeordneten Leitung verbun- den sein. Sie können in einem Gehäuse angeordnet sein, das wiederum mit der Leitung verbunden ist. Der hier verwendete Ausdruck Filteranordnung betrifft das poröse Medium, das in einem geeig- neten Gehäuse angeordnet ist. Eine beispielhafte Filteranordnung kann eine Anordnung oder Vor- richtung zur Verarmung an Leukozyten oder eine Erythrozyten-Barriereanordnung umfassen. Ein
System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, beispielsweise ein System zur Gewinnung und Verarbeitung von Blut kann poröse Medien, vorzugsweise Filteranordnungen, umfassen. Vor- zugsweise bildet das poröse Medium einen Festsitz an seinen Kanten, wenn es in das Gehäuse eingesetzt wird.
Das poröse Medium kann als eine flache Folie, eine verstärkte Folie, eine Bahn oder eine
Membran ausgestaltet sein. Das poröse Medium kann vorgeformt und in Form von Hohlfasern kon- figuriert sein, obgleich keine Beschränkung der Erfindung hierauf beabsichtigt ist.
(F) Das Hohlraumvolumen ist das gesamte Volumen sämtlicher Poren innerhalb eines porösen
Mediums. Das Hohlraumvolumen wird nachstehend als prozentualer Anteil des scheinbaren Volu- mens des porösen Mediums angegeben.
In dem System bzw. Verfahren der vorliegenden Erfindung wird z. B. eine Verarmung an Leukozyten in einer biologischen Flüssigkeit (z. B. PRC oder PRP) zum Zeitpunkt der Verarbeitung, die in den Vereinigten Staaten im allgemeinen innerhalb von etwa 6 bis 8 Stunden nach der Blutentnah- me erfolgt, vorgenommen. Somit werden beim Übertragen einer biologischen Flüssigkeit aus dem
Beutel, in dem sie enthalten ist, Leukozyten durch das entsprechende poröse Medium entfernt und eine an Leukozyten verarmte biologische Flüssigkeit wird im Satellitenbeutel gewonnen. Erfindungsgemäss wird ein System bereitgestellt, bei dem eine biologische Flüssigkeit, wie Vollblut, zur
Bildung von PRP und PRC verarbeitet wird.
PRP erfährt eine Verarmung an Leukozyten, indem man zwischen dem Blutsammelbeutel und einem ersten Satellitenbeutel mindestens ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP anordnet ; PRC erfährt eine Verarmung an Leukozyten, indem man zwischen dem Blutsammelbeutel und einem zweiten Satelliten beutel mindestens ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRC anordnet.
Die Erfindung umfasst ein Zentrifugationssystem, bei dem eine (oder beide) der zwischengeschalteten Filteranordnungen in Zusammenwirkung mit einem Zentrifugenbecher so angeordnet wird oder werden, dass die Filteranordnung, das poröse Medium in der Filteranordnung und die Blutbeutel nicht durch die während des Zentrifugationsverfahrens erzeugten sehr grossen Kräfte beschädigt werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass bei dem eingangs genannten System eine Filteranordnung, die über Schlauchleitungen in Flüssigkeitsverbindung mit dem Behälter steht, und eine zur Aufnahme der Filteranordnung geeignete und in den Zentrifugenbecher einsetzbare Trägereinrichtung vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist zumindest eine Filteranordnung ausserhalb des Zentrifugenbechers angeordnet.
Insbesondere kann zumindest eine Filteranordnung von der Trägereinrichtung aufgenommen sein, die auf oder teilweise in dem Zentrifugenbecher ruht.
Vorzugsweise ist die Filteranordnung so positioniert, dass während des Zentrifugierens in der Position der Filteranordnung Kräfte auftreten, die nicht grösser als 60% der Kräfte sind, die auf den Boden des Zentrifugenbechers aufgebracht werden.
Oder die Filteranordnung ist so positioniert, dass in der Position der Filteranordnung wahrend des Zentrifugierens Kräfte auftreten, die nicht grösser als 40% der Kräfte sind, die auf den Boden des Zentrifugenbechers aufgebracht werden.
Bei dem eingangs genannten Verfahren wird die Filteranordnung im Abstand vom Boden des Zentrifugenbechers mit Hilfe einer Trägereinrichtung, die in den Zentrifugenbecher einsetzbar ist, positioniert und darauffolgend wird das in den Zentrifugenbecher eingebrachte System in bekannter Weise zentrifugiert.
Das erfindungsgemässe System bzw. Verfahren kann auch ein Barrieremedium für rote Blutkör-
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perchen umfassen, das die Passage einer Komponente der biologischen Flüssigkeit ermöglicht, jedoch die Passage von weiteren Komponenten durch das Medium verhindert, wodurch die Not- wendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung durch eine Bedienungsperson entfällt und der Wir- kungsgrad der Trennung der biologischen Flüssigkeit, wie Vollblut, in eine oder mehrere Kompo- nenten erhöht wird.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verarbeitungssystems für eine biologische Flüssigkeit, wobei die biologische Flüssigkeit durch zentrifugale Abtrennung in Kompo- nenten aufgetrennt wird. Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Aus- führungsform einer Filteranordnung, eines Zentrifugenbechers und einer Haltevorrichtung, um die
Filteranordnung in geeigneter Stellung am Becher zu halten.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Anordnung zum Sammeln und Verarbeiten einer bio- logischen Flüssigkeit, vorzugsweise Blut, umfassend einen ersten Behälter sowie eine Leitung zur
Verbindung des ersten Behälters mit einem zweiten Behälter, wobei zwischen dem ersten Behälter und einem zweiten Behälter eine Filteranordnung, z. B. in Form eines porösen Mediums angeord- net ist. Beim porösen Medium kann es sich um ein Medium zur Verarmung an Leukozyten, ein Bar- rieremedium für rote Blutkörperchen, eine Anordnung, die ein Medium zur Verarmung an Leukozy- ten und ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfasst, oder um Kombinationen davon han- deln. Die Verarbeitungsanordnung kann ferner weitere Behälter, poröse Medien und Leitungen zur
Verbindung der Behälter und der porösen Medien umfassen.
Ein beispielhaftes System zum Gewinnen und Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit ist in
Fig. 1 gezeigt. Das System zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit ist allgemein mit 10 bezeichnet. Es kann folgendes umfassen : einen ersten Behälter oder Sammelbeutel 11, eine Nadel oder Kanüle 1, die zur Einführung in den Spender geeignet ist ; eine fakultative Barriereanordnung
12 für rote Blutkörperchen ; eine erste Anordnung 13 zur Entfernung von Leukozyten ; einen zweiten
Behälter (erster Satelliten beutel) 41 ; einen fakultativen vierten Behälter (dritter Satelliten beutel) 42 ; eine zweite Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten ; und einen dritten Behälter (zweiter
Satellitenbeutel) 18.
Die einzelnen Anordnungen oder Behälter können durch Schläuche, vorzugsweise flexible Schlauche 20,21, 25,26, 27 oder 28 in Flüssigkeitsverbindung miteinander stehen.
Die erste Anordnung zur Entfernung von Leukozyten umfasst vorzugsweise ein poröses Medium zur Passage von PRP ; die zweite Anordnung zur Entfernung von Leukozyten umfasst vorzugsweise ein poroses Medium, das zur Passage von PRC geeignet ist. Ferner können im oder am Schlauch oder in den Sammel- und/oder Satellitenbeuteln ein Verschluss, Ventil, Klemme oder Übertragungs-
Schenkelverschluss oder Kanüle (nicht abgebildet) angeordnet sein. Der Verschluss (oder die Verschlüsse) wird (werden) geöffnet, wenn Flüssigkeit zwischen den Beuteln transportiert werden soll.
Eine beliebige Anzahl und Kombinationen von Anordnungen, porösen Medien, Behältern und Leitungen sind geeignet. Der Fachmann erkennt, dass die hier beschriebene Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen, die ebenfalls unter die Erfindung fallen, neu verwirklicht werden kann.
Nachstehend werden die einzelnen Komponenten der Anordnung näher beschrieben.
Die Behälter, die in der Anordnung zur Verarbeitung von biologischen Flüssigkeiten verwendet werden, konnen aus beliebigen Materialien gefertigt sein, die mit einer biologischen Flüssigkeit wie Vollblut, oder einer Blutkomponente verträglich sind und die eine Zentrifugations- und Sterilisationsumgebung aushalten können. Eine Vielzahl von derartigen Behältern ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Sammel- und Satellitenbeutel für Blut typischerweise aus weichgemachtem Polyvinylchlorid hergestellt, z. B. aus mit Dioctylphthalat, Diethylhexylphthalat oder Trioctyltrimellitat weichgemachtem PVC Die Beutel können auch aus einem Polyolefin, Polyurethan, Polyester und Polycarbonat hergestellt sein.
Beim hier verwendeten Ausdruck "Schlauch" kann es sich um eine beliebige Leitung oder eine Einrichtung handeln, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Behältern herstellt. Typischerweise wird der Schlauch aus dem gleichen flexiblen Material, wie er für die Behälter verwendet wird, hergestellt, vorzugsweise aus weichgemachtem PVC. Der Schlauch kann sich in das Innere des Behälters erstrecken und kann beispielsweise als Siphon verwendet werden. Es kann eine Anzahl von Schläuchen vorliegen, die eine Flüssigkeitsverbindung mit amtlichen einzelnen Behältern gewährleisten. Die Schläuche können in verschiedener Weise eingerichtet sein. Beispielsweise können mindestens zwei Schläuche am Kopf des Sammelbeutels oder am Boden des Beutels oder jeweils ein Schlauch an jedem Ende des Beutels eingerichtet sein.
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Zusätzlich können die Schläuche, Anordnungen, poröse Medien und Behälter so eingerichtet sein, dass sie unterschiedliche Fliesswege definieren. Beispielsweise kann bei Verarbeitung von Vollblut das PRP entlang eines ersten Fliesswegs fliessen, z. B. durch die Barriereanordnung für rote
Blutkörperchen (falls vorhanden), eine PRP-Leukozytenentfernungsanordnung und in einen Satellitenbeutel (z. B. einen zweiten Behälter). In ähnlicher Weise kann das PRC entlang eines zweiten
Fliesswegs fliessen, z. B. durch die PRC-Leukozytenentfernungssanordnung und in einen Satelliten- beutel (z. B. einen dritten Behälter). Da unabhängige Fliesswege vorhanden sein können, können biologische Flüssigkeiten (z.
B. PRP und PRC) gleichzeitig oder nacheinander darin fliessen.
Ein Verschluss, Ventil, Klemme, Übertragungsschenkelverschluss oder dgl. befindet sich typischerweise in oder am Schlauch. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf den zur Fertigung der
Behälter-oder der Behälter-Verbindungsleitung verwendeten Materialtyp beschränkt sein.
Die Zusammensetzung der verschiedenen porösen Medien hängt teilweise von der gewünschten Funktion, z. B. Blockierung von roten Blutkörperchen oder Leukozytenentfernung, ab. Eine bevorzugte Zusammensetzung der verschiedenen porösen Medien ist eine Matte oder Bahn aus Fasern, die vorzugsweise thermoplastisch sind. Die Fasern der porösen Medien können beliebige Fasern umfassen, die mit biologischen Flüssigkeiten verträglich sind. Es kann sich entweder um natürliche oder synthetische Fasern handeln. Die Fasern werden vorzugsweise behandelt oder modifiziert, um den CWST-Wert zu erreichen oder zu erhöhen. Beispielsweise können die Fasern einer Oberflächenmodifikation unterzogen worden sein, um die kritische Benetzungsoberflächenspannung (CWST) der Fasern zu erhöhen.
Beispielsweise weisen die behandelten oder unbehan- delten Fasern, die im porösen PRC-Medium verwendet werden, einen CWST-Wert von mehr als etwa 53 dyn/cm auf ; für das poröse PRP-Medium liegt der Wert oberhalb von etwa 70 dyn/cm. Ferner können die Fasern verklebt, verschmolzen oder anderweitig aneinander befestigt sein, oder sie können mechanisch verwoben sein. Weitere poröse Medien, z. B. geschäumte Kunststoffe mit offener Zellstruktur, die gemäss den vorstehenden Ausführungen einer Oberflächenmodifikation unterzogen worden sind, können in ähnlicher Weise verwendet werden.
Barriereanordnungen für rote Blutkörperchen, die beispielsweise zwischen dem Blutsammelbeutel und dem PRP-Beutel angeordnet sind, entfernen im allgemeinen etwa 85 bis 99 % oder mehr der eintretenden Leukozyten, was eine Entfernungsrate darstellt, die möglicherweise nicht ausreicht, in zuverlässiger Weise auf eine Restleukozytenzahl von weniger als 106 Leukozyten pro PC-Einheit zu gelangen. Eine Hauptfunktion dieser Anordnung ist jedoch die Wirkung als ein auto- matisches "Ventil" während des Dekantiervorgangs durch augenblickliches Beenden des Stroms einer biologischen Flüssigkeit, z. B. der überstehenden Schicht (wie PRP), zum Zeitpunkt, an dem die roten Blutkörperchen in Kontakt mit dem eine poröse Oberfläche aufweisenden porösen Medium gelangen.
Der Mechanismus dieser ventilähnlichen Wirkung ist nicht ganz klar, es kann sich jedoch um eine Aggregation der roten Blutkörperchen beim Erreichen der porösen Oberfläche handeln, wobei eine Barriere gebildet wird, die ein weiteres Fliessen der überstehenden Schicht durch das poröse Medium verhindert oder blockiert.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Sedimentschicht, wie PRC, beim Auspressen aus dem Sammelbeutel durch eine Vorrichtung mit einem Element zur Leukozytenentfernung bearbeitet werden, um den Leukozytengehalt der Sedimentschicht zu verringern.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Erfindung eine Trägereinrichtung, die eine Filteranordnung, die ein poröses Medium umfasst, oder eine oder mehrere Komponenten einer Anordnung während der Zentrifugation an Ort und Stelle festhält, so dass sie durch die während der Zentrifugation erzeugten Beanspruchungen nicht beschädigt werden.
Die Vorrichtung 10 zum Sammeln und Verarbeiten von Blut mit einem oder mehreren Satellitenbeuteln, die über eine Leitung befestigt oder verbunden sind, kann als Einheit zur Abtrennung von Komponenten aus Vollblut verwendet werden. Diese Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in Fig. 2 gezeigte beispielhafte Ausgestaltung näher erläu- tert. Während der Zentrifugationsstufe, bei der die roten Blutkörperchen am Boden des Sammelbeutels konzentriert werden, können Kräfte bis zum etwa 5000-fachen der Schwerkraft (5000 G) oder mehr erzeugt werden.
Daher ist der Sammelbeutel vorzugsweise flexibel, was auch für die anderen Beutel gilt, wodurch sie sich am Boden und an den Wänden eines Zentrifugenbechers 120 anlegen können, so dass die Beutel selbst nur einer geringen oder gar keiner Beanspruchung unterzogen werden.
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Im Gegensatz zur flexiblen und biegsamen Beschaffenheit der Beutel und Schläuche, ist das poröse Medium typischerweise in einem starren Kunststoffgehäuse enthalten (die Kombination wird als Filteranordnung bezeichnet). Das PRC-Gehäuse weist typischerweise grössere Abmessun- gen als das PRP-Gehäuse auf, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung oder Beschä- digung beim Zentrifugieren erhöht ist. Beispielsweise kann eine typische PRC-Filteranordnung etwa 20 g (etwa 0,04 lb) wiegen, jedoch ist ihr effektives Gewicht unter Zentrifugationsbedingun- gen von 5000 G etwa 5000-fach grösser oder etwa 100 kg. Bei herkömmlichen Zentrifugationssy- stemen ist es daher schwierig, ein Brechen des Kunststoffgehäuses zu vermeiden.
Auch wenn man die PRC-Filteranordnung sehr vorsichtig in den Zentrifugenbecher bringt, besteht die Gefahr einer Beschädigung des Kunststoffschlauchs oder der Beutel. Ferner ist es unerwünscht, den Zen- trifugenbecher so zu vergrössern, dass er die Filteranordnung während der Zenrifugationsstufe auf- nimmt, da dies nicht nur den Einsatz einer grösseren und kostspieligeren Zentrifuge erfordern wür- de, sondern es auch notwendig machen würde, tausende von Bedienungspersonen bei der Blut- verarbeitung umzuschulen, um sie in die Lage zu versetzen, die Blutbeutel fachgerecht in einen neuartigen Zentrifugenbecher einzusetzen.
Demzufolge ist es wünschenswert, dass ein verbessertes System oder Garnitur zur Gewinnung und Verarbeitung von Blut mit bereits vorliegenden Zentrifugenbechern eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäss ist es bevorzugt, die PRC-Filteranordnung an einer Stelle anzubringen, die in
Entfernung von der grössten G-Kraft liegt ; diese Stelle befindet sich vorzugsweise ausserhalb oder teilweise ausserhalb des herkömmlicherweise verwendeten Zentrifugenbechers, der in Fig. 2 ge- zeigten Art.
In Fig. 2 stellt der Becher 120 einen Zentrifugenbecher dar, der gegenwärtig in Blutbanken üblich ist Diese Becher weisen typischerweise starke Wände aus hochfestem Stahl auf. Die Wände umschliessen einen Freiraum 121, in den Blutbeutel, deren Satellitenbeutel und die dazwischen angeordneten Schläuche gebracht werden können. Die zum Festhalten einer Filteranordnung verwendete Tragereinrichtung 122 kann aus einem beliebigen hochfesten Material hergestellt sein, vorzugsweise aus Metall oder einer Metallegierung, wobei Titan oder rostfreier Stahl aufgrund Ihrer
Festigkeit und der einfachen Handhabung unter hygienischen Bedingungen bevorzugt werden. Der untere Bereich 123 der Trägereinrichtung 122 ist so ausgestaltet, dass er in den Hohlraum 121 hineinpasst, vorzugsweise in einer Tiefe von etwa 0, 5 bis etwa 1 cm.
Federklammern oder andere
Mittel können dazu verwendet werden, die Trägereinrichtung 122 im Becher 120 zu positionieren und/oder festzuhalten. Eine im oberen Bereich der Trägereinrichtung 122 angeordnete Rille 124 ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie die Auslassöffnung der Filteranordnung 114 aufnimmt und es ermöglicht, dass der Bodenbereich der Filteranordnung 114 auf den flachen oberen Flächen der Trägereinrichtung 122 neben der Rille 124 verbleibt. Der zentrale Bereich 126 der Rille 124 kann so proportioniert sein, dass die Öffnung 125 der Filteranordnung 114 in zumindest einen Teil der Rille 124 unter Erzielung eines Reibungssitzes passt.
Die Enden der Rille 124 sind vorzugsweise auf eine solche Breite reduziert, dass ein mit dem Einlass und dem Auslass der Filteranordnung 114 verbundener flexibler Schlauch 112 festgehalten wird, was die Stabilisierung der Filteranordnung 114 beim Aufsetzen auf die Trägereinrichtung 122 erleichtert. Die nicht unterstützten Bereiche des flexiblen Schlauchs 112 fallen dann in den Becher und stehen in Verbindung mit dem Rest der damit enthaltenen Blutsammelgarnitur. Vorzugsweise hält die Trägereinrichtung 122 die Filternordnung 114 in der Weise, dass die Ebene des porosen Mediums im wesentlichen normal zu der während des Betriebes der Zentrifuge gehaltenen G-Kraft liegt.
Ferner sollen die Trägereinrichtung und die Filteranordnung an oder im Zentrifugenbecher so angeordnet sein, dass sie die normale, freischwingende Bewegung des Bechers 120 in der Zentrifuge während der Rotation nicht beeinträchtigen.
Da der PRP-Filter typischerweise relativ klein und sehr leicht ist, kann er im Becher zusammen mit den Beuteln und dem Schlauch angeordnet werden. Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann jedoch die Rille 124 so ausgestaltet sein, dass sie mehr als eine Filteranordnung aufnimmt, z. B. sowohl eine PRC- als auch eine PRP-Filteranordnung.
Gemass einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine grössere Trägereinrichtung eingesetzt werden, um eine erste Filteranordnung zu halten und eine zweiter Trägereinrichtung, die eine zweite Filteranordnung halt, kann oben auf die erste Trägereinrichtung und Filteranordnung aufgesetzt werden Der Fachmann erkennt, dass verschiedene Konstruktionen, Ausgestaltungen
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und/oder Einrichtungen verwendet werden können, um diese Funktionen zu erreichen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Positionierung und der Art und Weise, in der das poröse Medium, insbesondere das PRC-Medium während des Zentrifugenbetriebs am Zentri- fugenbecher befestigt wird. Versuche mit einer Anzahl von Testfiltergehäusen, die so gebaut waren, dass sie in den Zentrifugenbecher passten, haben in überzeugender Weise gezeigt, dass das
Gehäuse beim Zentrifugieren häufig die Ursache von Perforationen der Schlauchleitungen ist. Fer- ner ist es sehr schwierig, ein Gehäuse so zu konstruieren, dass es in zuverlässiger Weise bruch- sicher ist. Ausserdem sind herkömmliche Zentrifugenbecher so konstruiert, dass sie die herkömmli- chen Blutsammelgarnituren aufnehmen, die keine Filterelemente aufweisen.
Eine Einpassung des zusätzlichen Volumens einer PRC-Filteranordnung in einen herkömmlichen Becher war daher sehr schwierig. Diese ernsthaften Probleme wurden beseitigt, indem man die PRC-Filteranordnung an einer Trägereinrichtung ausserhalb des Bechers befestigte. Dies gewährleistet eine angemessene
Unterstützung der Filteranordnung, indem man einen unterstützenden Flanschbereich 127 der Trägereinrichtung 122 (Fig. 2) anordnet, der die Umfangslinie des Zentrifugenbechers aufnimmt. Fer- ner ist die Trägereinrichtung 122 vorzugsweise oberhalb des Becherkopfes angeordnet, eine Stel- le, die sich wesentlich näher am Rotationszentrum der Zentrifuge befindet, so dass die Kraft, der die
Filteranordnung unterworfen wird, nur etwa 40 bis etwa 60 % der Kraft am Boden des Bechers 120 beträgt.
Ferner halten die engen Schlitze an den beiden Enden der Trägereinrichtung die Schlauchverbindungen fest und gestatten es den Schläuchen in die Schale zu fallen. Überraschenderweise hatten die hängenden Bereiche der Schläuche den Zentrifugationsvorgang sehr gut aus.
Das erfindungsgemässe System kann in Verbindung mit anderen Anordnungen oder porösen Medien verwendet werden, einschliesslich Filtrations- und/oder Trennvorrichtungen, z. B. einer Vorrichtung zum Entfernen von Leukozyten aus einer Blutplättchen enthaltenden Lösung oder Konzentrat. Beispielhafte Vorrichtungen sind im US-Patent 4 880 548 und im US-Patent 4 925 572, die hier vollinhaltlich durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht werden, beschrieben.
Gehäuse lassen sich aus einem beliebigen geeigneten undurchlässigen Material unter Einschluss eines undurchlässigen thermoplastischen Materials herstellen. Z. B. kann das Gehäuse vorzugsweise durch Spritzgiessen aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Polymeren, wie einem Acryl-, Polystyrol- oder Polycarbonatharz, hergestellt werden. Ein derartiges Gehäuse lässt sich nicht nur leicht und wirtschaftlich herstellen, sondern ermöglicht auch die Beobachtung der Passage der Flüssigkeit durch das Gehäuse.
Das Gehäuse, in dem das poröse Medium eingeschweisst oder fest sitzend eingepasst ist, ist so konstruiert, dass es eine zweckmässige Anwendung, eine rasche Vorbereitung und einen wirksamen Luftausschluss ermöglicht. Obgleich es für das Gehäuse eine Vielzahl von Gestaltungsmöghchkei- ten gibt, umfasst das erfindungsgemässe Gehäuse für das poröse Medium vorzugsweise ein Gehäuse, wie es in den US-Patenten 4 880 548,4 923 620 und 4 925 572 beschrieben ist, das im allgemeinen ähnlich der Ausgestaltung des Gehäuses 114 in Fig. 2 ist.
Erfindungsgemäss soll die Anordnung zum Sammeln und Verarbeiten der biologischen Flüssigkeit in der Lage sein, drastischen Sterilisations- und Zentrifugationsumgebungen standzuhalten, die typischerweise aus einer Strahlungssterilisation (bei etwa 2, 5 Megarad) und/oder Autoklavisierung (bei etwa 110 bis etwa 1200C für etwa 15 bis 60 Minuten) und/oder einer Zentrifugation (typ- scherweise etwa 2500 bis 3500 G für etwa 5 bis 15 Minuten ; jedoch kann je nach der Komponente der biologischen Flüssigkeit, für die eine maximale Gewinnung vorgesehen ist, die Zentrifugation bei etwa 5000 G für etwa 10 bis 20 Minuten erfolgen) bestehen.
Im allgemeinen wird unter Hinweis auf die Figuren die biologische Flüssigkeit (z. B. Spendervollblut) direkt in einem ersten Behälter wie dem Sammelbeutel 11 aufgenommen. Der Sammelbeutel 11 kann dann mit oder ohne anderen Elementen des Systems, wie einem zweiten Behälter und einer Filteranordnung 114 in einer Zentrifugiereinrichtung, wie einem Zentrifugenbecher 120 angeordnet werden. Vorzugsweise wird die Filteranordnung 114 in einem Abstand zum Boden des Zentrifugenbechers 120 unter Verwendung einer Vorrichtung angeordnet, die geeignet ist, Beschädigungen der Filteranordnung 114 aufgrund von Spannung durch die Zentrifugalkräfte zu vermeiden. Z. B. kann die Filteranordnung 114, wie oben beschrieben, durch Verwendung einer Tragereinrichtung 122 wie einer Klammer im Abstand vom Boden des Zentrifugenbechers 120 gehalten werden.
Der Sammelbeutel 11 (mit oder ohne weitere Elemente des Systems) kann dann zentrifugiert werden, um die biologische Flüssigkeit in eine überstehende Schicht 31 und eine Sediment-
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schicht 32 aufzutrennen. Nach der Zentrifugation handelt es sich bei Verwendung von Vollblut bei der überstehenden Schicht vorwiegend um PRP und bei der Sedimentschicht vorwiegend um
PRC. Die biologische Flüssigkeit kann dann aus dem Sammelbeutel als getrennter Überstand bzw.
Sedimentschichten ausgepresst werden. Es kann eine Klemme oder dgl. zwischen dem Sammel- beutel 11 und dem flexiblen Schlauch 25 oder Innerhalb des Schlauches vorhanden sein, um die überstehende Flüssigkeit am Fliessen und am Eintritt in die falsche Leitung zu hindern.
Eine Bewegung der biologischen Flüssigkeit durch das System wird erreicht, indem man einen
Druckunterschied zwischen dem Sammelbeutel und dem Bestimmungsort der biologischen Flüssigkeit (z. B. ein Behälter, wie ein Satellitenbeutel oder eine Nadel am Ende einer Leitung) aufrechterhält. Das erfindungsgemässe System eignet sich zur Verwendung mit herkömmlichen Vorrichtungen zum Erreichen des Druckunterschieds, z. B. einer Auspressvorrichtung (Expressor). Als Beispiele für Einrichtungen zum Erreichen dieses Druckunterschieds kommt ein Schwerkraftgefälle, das Anlegen von Druck an den Sammelbeutel (z. B. von Hand oder mit einer Druckmanschette) oder das Einbringen des weiteren Behälters (z. B. Satellitenbeutels) In eine Kammer (z.
B. eine Vakuumkammer), die einen Druckunterschied zwischen dem Sammelbeutel und dem anderen Behälter herstellt, in Frage. Es fällt auch unter die Erfindung, Expressoren zu verwenden, die über den gesamten Sammelbeutel hinweg einen im wesentlichen gleichen Druck erzeugen.
Beim Übergang der biologischen Flüssigkeit aus einem Beutel in den nächsten Beutel kann diese mindestens ein poröses Medium passieren. Typischerweise kann die biologische Flüssigkeit, wenn es sich dabei um die überstehende Schicht (z. B. PRP) handelt, aus dem Sammelbeutel durch eine oder mehrere Vorrichtungen oder Anordnungen treten, die eine oder mehrere poröse Medien umfassen, z. B. ein Medium zur Entfernung von Leukozyten, ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen, ein poröses Medium, das die Barriere für rote Blutkörperchen mit der Entfernung von Leukozyten in einem porösen Medium vereinigt oder ein Medium zur Entfernung von Leukozyten mit einem Barrieremedium für rote Blutkörperchen in serieller Anordnung.
Die überstehende Schicht 31 wird aus dem ersten Behälter 11 ausgepresst, bis der Fluss unterbrochen wird, typischerweise durch Verschliessen einer Klemme in der Leitung 20 oder automatisch, wenn die Anordnung ein Barrieremedium 12 für rote Blutkörperchen umfasst. Vorzugsweise gelangt die überstehende Schicht durch ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen und sodann durch ein Medium zur Entfernung von Leukozyten. Die überstehende Schicht ist sodann nach Passage durch das Medium zur Entfernung von Leukozyten In Bezug auf Leukozyten verarmt. Eine weitere Verarbeitung kann gegebenenfalls stromabwärts vom Medium zur Entfernung von Leukozyten erfolgen, entweder in Verbindung mit dem System oder nach Abtrennung aus dem System.
Die Sedimentschicht 32 im Sammelbeutel 11 kann durch eine Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten und in einen Behälter 18, z. B. eine Satellitenbeutel, geleitet werden. Typischerweise wird der Sammelbeutel 11, der nunmehr vorwiegend rote Blutkörperchen enthält, einem Druckunterschied unterworfen, wie vorstehend erwahnt, um die Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten vorzubereiten und den Fliessvorgang einzuleiten.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem die Gewinnung von verschiedenen biologischen Flüssigkeiten, die in verschiedenen Elementen des Systems eingeschlossen oder zurückgehalten sind, maximiert, indem man entweder dafür sorgt, dass ein hinter der eingeschlossenen oder zurückgehaltenen biologischen Flüssigkeit vorliegendes Gasvolumen die Flüssigkeit durch diese Elemente und in den vorgesehenen Behälter, Anordnung oder poröses Medium drückt oder indem man die eingeschlossene oder zurückgehaltene Flüssigkeit in den vorgesehenen Behälter, Anordnung oder poröses Medium durch einen Druckunterschied (z. B. durch Schwerkraftgefälle, eine Druckmanschette, Saugen und dgl.) zieht.
Dies gewahrleistet eine vollständigere Entleerung des Behälters, der Anordnung oder des porösen Mediums. Nachdem sich der Behälter vollständig entleert hat, wird der Fluss automatisch unterbrochen.
Um ein besseres Verständnis der hier beschriebenen Erfindung zu gewährleisten, werden die folgenden Beispiele, die sich mit der Anwendung der vorliegenden Erfindung befassen, vorgelegt.
Diese Beispiele dienen nur Erläuterungszwecken und sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken.
Beispiele 1 bis 5
Die zur Ausführung der Beispiele verwendeten Blutsammelsets entsprachen im allgemeinen
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Fig. 1 ohne die fakultative Anordnung des Barrieremediums für rote Blutkörperchen. Das Verfahren entsprach dem vorstehend beschriebenen Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung von Fig. 2 für die erste Zentrifugationsstufe.
Das poröse Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP wurde zu einem zylindrischen Filterelement von 2, 5 cm Durchmesser und 0, 33 cm Dicke vorgeformt, wobei man PBT-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von cm und einer Dichte von 1, 38 g/cm3 einsetzte, die einer Oberflächenbehandlung gemäss dem im US-Patent 4, 880, 548 beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines Gemisches aus Hydroxyethylmethacrylat- und Methacrylsäure-Monomeren in einem Gewichtsverhältnis von 0, 3 : 1 unterzogen worden waren. Das poröse Medium wies einen CWST-Wert von 95 dyn/cm und ein zeta-Potential von -11, 4 Millivolt beim pH-Wert des Plasmas (7, 3) auf. Die Faseroberfläche betrug 0, 52 m2 und das Hohlraumvolumen 80 %.
Das poröse Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRC wurde gemäss den Gleichungen (3) und (4) so berechnet, dass sich ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von besser als log 3 (d. h. > 99, 9 % Verringerung des Leukozytengehalts) ergab. Dies wurde unter Verwendung
EMI12.1
gen (3) und (4) erforderlich waren. Um den Wirkungsgrad der Leukozytenentfemung weiter zu erhöhen, wurde das Hohlraumvolumen auf 81 % vermindert. Diese Veränderungen führten zu einer Anhebung des Wirkungsgrads auf mehr als log 4 (d. h. > 99, 99 %). Wenn das PRC durch dieses in einem Gehäuse von 6, 4 cm Durchmesser befindliche Filtermedium gepresst wurde, ergaben sich bei einem angelegten Druck von 90 mm Hg Fliesszeiten im gewünschten Bereich von 10 bis 40 Minuten.
Die Faseroberflächen waren gemäss US-Patent 4, 925, 572 unter Verwendung eines Gemisches aus Hydroxyethylmethacrylat und Methylmethacrylat in einem Gewichtsverhältnis von 0, 27 : 1 modifiziert worden ; das poröse Medium wies einen CWST-Wert von 66 dyn/cm auf.
Dem vorstehend beschriebenen porösen PRC-Medium ging ein Vorfilter voraus, der aus fünf Schichten von durch Schmelzblasen hergestellten PBT-Bahnen bestand, die in der nachstehend angegebenen Reihenfolge zu einer Gesamtdicke von 0, 25 cm übereinandergelegt waren.
EMI12.2
<tb>
<tb>
Gewicht, <SEP> Faserdurchmesser, <SEP> CWST-Wert
<tb> Grad <SEP> mg/cm2 <SEP> zum
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 12 <SEP> 50
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 9 <SEP> 50
<tb> 2, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 003 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 66
<tb> 5, <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 66
<tb> 5, <SEP> 2-10, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 66
<tb>
In den einzelnen Beispielen wurde eine einzelne Bluteinheit von freiwilligen Blutspendern verwendet. Die Bluteinheit wurde in einem Blutsammelset der in Flg. 1 gezeigten Art (ohne die fakultative Anordnung mit dem Barrieremedium für rote Blutkörperchen) gesammelt, wobei der Sammelbeutel des Sets vorher mit 63 ml CPDA-Antikoagulationsmittel gefüllt war.
Das von den verschiedenen Spendern gewonnene Blutvolumen ist in Spalte te) von Tabelle 11 angegeben. Das Sammelset wurde in den Zentrifugenbecher von Fig. 2 gemäss üblicher Blutbankpraxis eingesetzt, mit der Ausnahme, dass der PRC-Filter an der Trägereinrichtung angebracht wurde, die wiederum am oberen Bereich des Zentrifugenbechers angebracht wurde, wodurch der PRC-Filter ausserhalb und oberhalb des Zentrifugenbechers befestigt wurde.
Die Zentrifuge wurde sodann 3 Minuten mit einer 2280 G (am Boden des Bechers) entsprechenden Drehzahl rotiert, wodurch die roten Blutkörperchen im unteren Bereich des Sammelbeutels sedimentierten. Sodann wurde die Klammer entfernt und der Sammelbeutel wurde vorsichtig ohne Aufwirbeln des Inhalts in einen Plasmaextraktor übertragen, der mit einer Feder auf einen Druck von etwa 90 mm Hg gebracht worden war. Durch Aufbrechen des Verschlusses, der den Sammelbeutel mit dem PRP-Filter verband, und durch anschliessendes Aufbrechen des Verschluses, der den PRP-Filter mit dem Satellitenbeutel verband, konnte die überstehende PRP-Schicht aus dem Sammelbeutel durch den PRP-Filter in den Satellitenbeutel fliessen.
Beim Austritt des PRP stieg die Grenzfache zwischen PRC und PRP im Sammetbeutel an, wobei der Fliessvorgang
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etwa 10 bis 20 Minuten andauerte, bis das gesamte PRP durch den PRP-Filter getreten war ; zu diesem Zeitpunkt wurde der Fliessvorgang abrupt und automatisch abgebrochen, als die Front der PRC-Schicht den PRP-Filter erreichte. Der Schlauch wurde sodann neben dem Sammelbeutel und neben dem Satellitenbeutel abgeklemmt. Der Schlauch zwischen den beiden Klemmen und dem PRP-Filter wurde abgeschnitten. Das im Satelliten beutel gesammelte PRP wurde sodann gemäss üblicher Blutbankpraxis unter Bildung von an Leukozyten verarmtem PC und Plasma verarbeitet.
Die Volumina an PC und Plasma sind In Tabelle 11 zusammen mit der Anzahl der restlichen Leukozyten im PC angegeben.
Der Sammelbeutel, der nunmehr nur die sedimentierten roten Blutkörperchen enthielt, wurde aus dem Plasmaextraktor entnommen. 100 ml AS3-Nahrlösung, die vorher in den anderen Satelli- tenbeutel gegeben worden waren, wurden durch den PRC-Filter in den Sammelbeutel übertragen.
Der Inhalt des Sammelbeutels wurde sodann gründlich vermischt. Bei einem durch Schwerkraftgefälle angelegten Druck von etwa 120 mm Hg wurde das PRC im Sammelbeutel zunächst einer Verarmung an Leukozyten unterzogen, indem man es durch den PRC-Filter zum Satellitenbeutel leitete. Das PRC stand nunmehr je nach Bedarf für die Transfusion an einen Patienten zur Verfügung. Volumina, Hämatokritwerte und die Anzahl der restlichen Leukozyten im PRC sind in Tabelle 11 aufgeführt.
Die in der Tabelle angegebenen Leukozytenzahlen spiegeln die Empfindlichkeit der Verfahren wider, die zur Bestimmung der Anzahl der restlichen Leukozyten in den PRC- und PC-Ausflusspro- dukten verwendet wurden. Tatsächlich wurden keine Leukozyten in den einer Leukozytenverarmung unterzogenen Abflussprodukten sämtlicher Proben nachgewiesen.
Parallele Versuche unter Verwendung von empfindlicheren (aber arbeitsaufwendigeren) Testverfahren zeigen, dass der Wirkungsgrad der Leukozytenverarmung etwa um den Faktor 10 bis 100, besser ist als es die Daten in der Tabelle anzeigen.
EMI13.1
EMI13.2
<tb>
<tb> Test <SEP> 1 <SEP> Test <SEP> 2 <SEP> Test <SEP> 3 <SEP> Test <SEP> 4 <SEP> Test <SEP> 5
<tb> gesammeltes
<tb> Vollblut <SEP> (mi) <SEP> 407 <SEP> 387 <SEP> 399 <SEP> 410 <SEP> 410
<tb> Vollblut
<tb> Hct <SEP> (%) <SEP> 45 <SEP> 42, <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> 41 <SEP> 38, <SEP> 5 <SEP>
<tb> PRP-Filtrationszeit <SEP> (min) <SEP> 16 <SEP> 11 <SEP> 14 <SEP> 15 <SEP> 19
<tb> PRP-Volumen <SEP> (mil) <SEP> 211 <SEP> 173 <SEP> 196 <SEP> 177 <SEP> 232
<tb> PC-Volumen <SEP> (mil) <SEP> 47 <SEP> 52 <SEP> 49 <SEP> 69 <SEP> 61
<tb> restliches
<tb> WBC-PC* <SEP> < 1 <SEP> Ox105 <SEP> < 1, <SEP> 1x105 <SEP> < 1,
<SEP> 1x105 <SEP> < 1, <SEP> 5x1 <SEP> 05 <SEP> < 1, <SEP> 3x1 <SEP> 05 <SEP>
<tb> PRC-Filtrationszeit <SEP> (min) <SEP> 15 <SEP> 18 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> PRC-Vo <SEP> ! <SEP> umen <SEP> (m <SEP> !) <SEP> 285 <SEP> 318 <SEP> 301 <SEP> 306 <SEP> 288
<tb> PRC-Hct <SEP> (%) <SEP> 64, <SEP> 5 <SEP> 67 <SEP> 51 <SEP> 52, <SEP> 5 <SEP> 60, <SEP> 5 <SEP>
<tb> restliches
<tb> WBC-PRC* <SEP> < 7, <SEP> 3x10" <SEP> < 8, <SEP> 0x10" <SEP> < 7, <SEP> 5x10" <SEP> < 7, <SEP> 7x10" <SEP> < 7, <SEP> 2x10" <SEP>
<tb> * <SEP> pro <SEP> Einheit
<tb>
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Vorstehend wurde die Erfindung ausführlich beschrieben und durch Beispiele erläutert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Ausführungsformen zugänglich ist und nicht auf die speziellen Ausführungsformen der Beispiele beschränkt ist.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass diese speziellen Ausführungsformen die Erfindung nicht beschränken sollen, sondern im Gegenteil die Erfindung sämtliche Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die unter den Geist und den Umfang der Erfindung fallen, umfassen soll.
PATENTANSPRÜCHE :
1. System zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit zur Verwendung mit einer Zentrifu- ge, umfassend mindestens einen in einen Zentrifugenbecher einzupassenden Behälter, gekennzeichnet durch mindestens eine Filteranordnung (114), die über Schlauchleitungen (112) in Flüssigkeitsverbindung mit dem Behälter steht, und eine zur Aufnahme der Filter- anordnung (114) geeignete und in den Zentrifugenbecher (120) einsetzbare Trägereinrich- tung (122).
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The invention relates to a system for processing a biological liquid for use with a centrifuge, comprising at least one container to be fitted into a centrifuge cup, and a method for processing a biological liquid, comprising the
Recovering a biological fluid in a first container of a biological fluid processing system comprising a first container and a second container and a filter arrangement arranged between the first container and the second container, introducing the first container and the second container into a centrifuge cup .
The development of plastic bags for collecting blood has made it easier to separate donated whole blood into its various components and analog products, making these different blood products (eg platelet concentrates) available as a transfusion product.
Over the years and due to extensive research and clinical data, transfusion practices have changed significantly. One aspect of current practice is that whole blood is rarely administered; rather, plasma is administered to patients who have a need for red blood cells, packed red blood cells, to patients who have a need for platelets, a platelet concentrate, and to patients who have a need for plasma. For this reason, the separation of blood into its components is of essential therapeutic and economic value.
Nowhere is this more evident than in the treatment of the increased damage to a patient's immune system caused by the higher doses and stronger drugs currently used in chemotherapy for cancer patients. These more aggressive chemotherapeutic approaches are directly linked to a reduction in the level of platelets in the blood to abnormally low levels; associated internal and external bleeding additionally require more frequent PC transfusions. This requires blood banks to increase the amount of platelets per unit amount of blood.
A typical component separation procedure used in the United States is the Citrate Phosphate Dextrose Adenine System (CPDA-1) system, which uses a number of steps to separate the donated blood into three components, each component being of significant therapeutic and economic value. The method typically uses a blood collection bag which is connected in one piece via a flexible tube to at least one and preferably two or more satellite bags.
With centrifugation, whole blood can be separated by differential sedimentation into valuable blood components such as plasma, packed red blood cells (PRC) platelets suspended in clear plasma (platelet-rich plasma or PRP), B! utp) platelet concentrate (PC) and cryoprecipitate (which may require separate processing) are separated.
A typical whole blood collection and processing procedure can include the following stages: (1) A unit amount of whole blood donated (approximately 450 mg, as practiced in the United States) is withdrawn from the donor's vein and placed directly in the blood collection container that contains the nutrients and anticoagulant containing CDPA-1.
(2) The blood collection bag is centrifuged together with its satellite bags (slow-speed centrifugation or "soft-spin" centrifugation), the red blood cells accumulating as PRC in the lower region of the blood collection bag and a suspension of PRP remaining in the upper part of the bag .
(3) The blood collection bag is carefully placed in a device known as a "piasma extractor" without disturbing the interface between the protruding PRP layer and the sedimented PRC layer. The plasma extractor or expressor typically includes a front and a back plate. The two plates are connected at their lower ends in an articulated manner and are biased against each other by a spring so that a pressure of approximately 90 mm of mercury is created in the bag.
The blood collection bag is placed between the two plates and a valve, a seal or a closure in or on the flexible tube is opened, whereby the protruding PRP can flow into a first satellite bag. As the PRP flows out of the blood collection bag, the interface to the PRC increases. In current practice, the operator must closely monitor the position of the rising interface and disconnect the connecting tube.
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if, according to their assessment, as much PRP as possible has been transmitted without red blood cells getting into the first satellite bag. This is a labor-consuming and time-consuming process in which the operator has to visually monitor the bag and, after appropriate consideration, has to decide independently when the connecting tube is to be closed.
The blood collection container, which now only contains PRC, can be separated and at 40C until
To be stored for transfusion to a patient, or a valve or closure in the tube can be opened so that the PRC is transferred to a satellite bag using either the pressure generated by the plasma extractor or the
Place the blood collection device in a pressure cuff or cause lifting due to gravity.
(4) The PRP-containing satellite bag is then removed from the extractor together with another satellite bag and centrifuged at an increased G force (high-speed centrifugation or "hard-spin" centrifugation), the time and speed being set such that the platelets accumulate in the lower part of the PRP bag. After centrifugation has ended, the PRP bag contains the sedimented platelets in its lower area and clear plasma in its upper area.
(5) The PRP bag is then placed in the plasma extractor. Most of the clear plasma is pressed into a satellite bag, the PRP bag then only containing the sedimented platelets and about 50 ml of plasma. This platelet composition is then dispersed in a further step to form a platelet concentrate (PC). The PRP bag, which now contains a PC product, is then removed and stored at 20-240C for up to 5 days until it is needed for a platelet transfusion. A single platelet transfusion can combine multiple platelet units (e.g., from 6 to 10 donors if a transfusion to an adult patient is planned).
(6) The plasma in the satellite bag can itself be used for transfusion to a patient, or it can be separated into a number of other valuable products using complex processes.
Common systems deviating from CPDA-1 include Adsol, Nutricell and SAG-M. In these latter systems, the collection bag contains only anticoagulant, and the nutrient solution can be placed in a satellite bag beforehand. This nutrient solution is transferred to the PRC after the PRP has been separated from the PRC, resulting in a higher plasma yield and a longer shelf life for the PRC.
In view of this, there is a growing need for an effective system and method for separating a biological fluid (e.g. whole blood) into its components. Blood bank personnel have responded to this increased need for blood components by attempting to increase PRC and PC yields in various ways. When separating the PRC and PRP fractions (e.g. in stage 3 above), blood bank personnel tried to push more PRP out of the blood collection bag before stopping the flow, but this has often proven to be counter-productive as this PRP and the PC extracted from it are often contaminated with red blood cells, which gives the normally light yellow PC a pink or red color.
The presence of red blood cells in the PC is so undesirable that pink or red PC is often discarded or subjected to recentrifugation, both of which increase processing costs and are labor intensive. As a result, blood bank personnel are forced to be cautious by stopping the flow of the PRP before it is fully pushed out. This means that the PC remains uncontaminated, but non-squeezed plasma, which is a valuable product, can be discarded.
This reflects another problem when trying to increase the yield of individual blood components. Although each individual component is valuable, a saving resulting from an increase in yield can be offset by increased labor costs if the operator of the processing system has to carry out constant and careful monitoring of the system to increase the yield.
The system and method of the present invention alleviate the difficulties described above and also ensure a higher yield of higher quality PRC and PC.
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The separation of the various blood components using centrifugation is accompanied by a number of other difficulties. For example, PRP to achieve a layer consisting mainly of platelets concentrated at the bottom of the PRP-containing bag (eg above step 4), the platelets concentrated in this way tend to form a dense aggregate which must be dispersed in the plasma to form a platelet concentrate. The dispersion stage is usually characterized by moderate
Mixing is done, for example, by placing the bag on a moving board that rotates with a precession slanting motion.
This mixing process takes several hours, which may be an undesirable delay, and many researchers believe that a partially aggregated platelet concentrate is formed. It is also believed that platelets can be damaged by the forces applied during centrifugation.
Finally, a problem with the separation of various blood components using a multi-bag system and with centrifugation is that very valuable blood components are retained in the lines connecting the various bags and in the devices that can be used in the system.
In addition to the components listed above, whole blood contains white blood cells (collectively known as leukocytes) of various types, the most important of which are the granulocytes and lymphocytes. White blood cells ensure protection against bacterial and viral infections. The transfusion of blood components whose leukocyte content has not been reduced is not without risk for the transfusion patient. Some of these risks are described in more detail in U.S. Patent 4,923,620 and U.S. Patent 4,880,548, which are incorporated by reference into the subject matter of the foregoing.
In the centrifugation method described above for separating blood into the three basic fractions, the leukocytes are present in substantial amounts both in the fraction of the packed red blood cells and in the fraction of the platelet-rich plasma. Now it is generally considered very desirable to reduce the leukocyte concentration of these blood components as much as possible. Although there is no fixed criterion, it is generally believed that numerous undesirable transfusion effects could be reduced if the leukocyte content could be reduced by a factor of about 100 or more prior to administration to the patient.
This comes close to reducing the average total leukocyte content to less than about 1 x 106 in a single PRC unit and to less than about 1 x 105 in a PRP or PC unit. Attempts to achieve this goal have been based on the use of packed fibers, commonly referred to as filters. However, it appears that methods that use size-based filtration cannot succeed for two reasons. First, leukocytes can be larger than about 15 im (e.g. granulocytes and macrocytes) or have a size of only 5 to 7 Ilm, e.g. B. Lymphocytes. Together, granulocytes and lymphocytes make up the majority of all leukocytes in normal blood.
Red blood cells have a diameter of about 7 sam, ie. H. they are about the same size as lymphocytes, one of the two main classes of leukocytes that need to be removed. Second, all of these cells can undergo deformation so that they can pass through openings that are smaller than their normal size. Accordingly, the view has largely prevailed that leukocyte removal can be achieved primarily by adsorption on the inner surfaces of porous media and less by filtration.
Reduction in leukocytes is particularly important with respect to a blood component such as PC. Platelet concentrates made by differential centrifugation of blood components have different levels of leukocyte contamination, which are related to the time and magnitude of the force developed during centrifugation. The level of leukocyte contamination in unfiltered, conventional platelet preparations from 6 to 10 pooled units is generally about 5 x 108 or more. It has been shown that a leukocyte removal efficiency of 81 to 85% is sufficient to reduce the occurrence of febrile responses to platelet transfusions.
Various other recent studies report a decrease in alloimmunization and platelet resistance at concentrations of leukocyte contamination below about 1 x 107
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per unit. For a single unit of PC with an average level of leukocyte contamination (according to current practice) of about 7 x 107 leukocytes, the goal to be achieved after filtration is less than 1 x 106 leukocytes. The present investigations therefore recommend that a reduction in the leukocyte contamination of at least two log (99%) is desirable. Recent studies recommend that a three log (99, 9%) or even a four log (99, 99%) reduction should be significantly cheaper.
Another desirable criterion is to reduce platelet loss to about 15% or less based on the original platelet concentration.
Platelets are known for their "sticky" nature, a term that indicates the tendency of platelets suspended in blood plasma to adhere to any non-physiological
Surfaces to which they are exposed. In numerous cases, they also adhere strongly to one another.
In any system, from filtration to removal of leukocytes from a
Platelet suspension depends, there is substantial contact between platelets and the inner surfaces of the filter assembly. The filter arrangement must be such that the platelets have minimal adhesion to the inner surfaces of the filter arrangement and this
Do not significantly affect surfaces on contact.
If the device for removing leukocytes has a porous structure, there is a tendency for microaggregates, gels, fibrin, fibrinogen and fat globules to accumulate on or within the pores and block them while inhibiting the flow. Conventional methods in which the filter for removing leukocytes from PRC is subjected to preconditioning by passing saline solution through the filter arrangement, optionally with a rinsing with saline solution after the filtration, are undesirable since the proportion of liquid in the transfusion is increased excessively, which a possible overload of the patient's circulatory system with liquid means an object of an embodiment of the present invention is to provide a device for removing (depletion on)
Leukocytes, which remove leukocytes and other elements with high efficiency and without constipation and do not require preconditioning before processing PRC derived from freshly drawn blood and no rinsing after filtration to recover red blood cells remaining in the filter.
Due to the high cost and the limited availability of blood components, a device with a porous medium used to remove leukocytes from biological fluids is said to deliver the highest possible proportion of the component present in the donated blood. An ideal device for removing leukocytes from PRC or PRP should be inexpensive and relatively small, and should be able to rapidly process blood components obtained from one or more units of a biological fluid (e.g., whole blood donor) , for example in less than about 1 hour.
Ideally, this device should reduce the leukocyte content to the lowest possible level, maximizing the yield of a valuable blood component, and minimizing expensive, complicated and labor-intensive efforts by the person assigned to operate the system. The yield of the blood component is to be maximized and at the same time a stable and physiologically active component is to be provided, for example by minimizing damage due to centrifugation and / or the presence of air or gas. It may also be preferred that the PRCporous medium enables platelet removal as well as fibrinogen, fibrin strands, small fat globules and other components, such as microaggregates, that may be present in whole blood.
definitions
The following definitions are used in relation to the invention.
(A) blood product or biological fluid: anticoagulated whole blood (AWB); packed red blood cells obtained from AWB; platelet-rich plasma (PRP) obtained from AWB; platelet concentrate (PC) obtained from AWB or PRP; plasma obtained from AWB or PRP; red blood cells separated from plasma and resuspended in a physiological fluid; and platelets separated from plasma and resuspended in a physiological fluid.
The term blood product or biological fluid also encompasses any treated or untreated liquids in connection with living organisms, in particular blood, whole
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blood, warm or cold blood and stored or fresh blood; treated blood, such as with physiological saline, including (but not limited to) saline, nutrient and / or anticoagulant solutions; one or more blood components such as platelet concentrate (PC), platelet-rich plasma (PRP), platelet-free plasma, platelet-poor plasma, plasma or packed red blood cells (PRC), analog blood products derived from blood or a blood component or from bone marrow.
The biological fluid may contain leukocytes or may have been treated to remove leukocytes. The term blood product or biological fluid as used herein refers to the components described above and to similar blood products or biological fluids obtained in a different manner and with similar properties. According to the invention, all of these blood products or biological liquids are processed in the manner described here.
(B) Whole Blood Unit: Blood banks in the United States typically draw approximately 450 ml of blood from the donor in a container that contains an anticoagulant to prevent blood clotting. However, the amount withdrawn varies from patient to patient and from donation to donation. The amount withdrawn during such a blood donation is defined here as a whole blood unit.
(C) Unit of packed red blood cells (PRC), platelet rich plasma (PRP) or platelet concentrate (PC): Here the term "unit" is used according to the practice in the United States. A unit of PRC, PRP, PC or red blood cells or platelets in a physiological fluid or in plasma is the amount derived from a whole blood unit. It can also refer to the amount drawn during a single blood donation. Typically, the volume of a unit varies. For example, the volume of a unit of PRC varies significantly depending on the hematocrit (% by volume of red blood cells) of the whole blood drawn, this value usually being in the range from about 37 to about 54%.
The simultaneous hematocrit of PRC, which varies in the range from about 50 to about 80%, depends in part on whether the yield on one or the other blood product should be minimized. Most PRC units range from about 170 to about 350 ml, but a downward and upward deviation is not uncommon. Multiple units of some blood components, particularly platelets, can be pooled or pooled, typically by pooling 6 or more units.
(D) Liquid depleted in plasma:
A liquid depleted in plasma means any biological liquid from which a certain amount of plasma has been removed, for example on the platelet-rich liquid obtained after separating plasma from PRP or on the liquid after removing plasma from whole blood remains.
(E) Porous Medium: This term refers to the porous medium through which one or more blood components or biological fluids pass. The PRC porous medium causes depletion of leukocytes in the packed erythrocyte component. The platelet or PRP porous medium generally refers to any medium that depletes leukocytes in non-PRC blood components, i.e. H. in PRP or in PC. The erythrocyte barrier medium blocks the passage of the red blood cells and causes a depletion of leukocytes in PRP to a greater or lesser extent, while permitting the passage of platelets.
As detailed below, the porous medium for use with PRC can be formed from any natural or synthetic fiber (or other materials of similar surface area and pore size) that are compatible with blood. The porous medium may remain untreated. Preferably, the critical wetting surface tension (CWST) of the porous medium is within a certain range, as mentioned below, and as dictated by the intended use. The porous surfaces of the medium can be modified or treated to achieve the desired CWST.
For example, the CWST of a PRC porous medium is typically about 53 dynes / cm
The porous medium for use with PRP can be formed from any natural or synthetic fiber or other porous material that is compatible with blood.
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The porous medium can remain untreated. Preferably, the CWST and zeta potential of the porous medium are within certain ranges, as described below and dictated by the intended use. For example, the CWST of a PRP porous medium is typically above about 70 dynes / cm.
The porous media can be connected to a line arranged between the containers. They can be arranged in a housing, which in turn is connected to the line. The term filter arrangement used here relates to the porous medium, which is arranged in a suitable housing. An exemplary filter arrangement can include an arrangement or device for depletion of leukocytes or an erythrocyte barrier arrangement. On
A biological fluid processing system, for example a blood collection and processing system, may include porous media, preferably filter assemblies. The porous medium preferably forms a tight fit at its edges when it is inserted into the housing.
The porous medium can be a flat sheet, a reinforced sheet, a sheet or a
Be designed membrane. The porous medium can be preformed and configured in the form of hollow fibers, although the invention is not intended to be limited thereto.
(F) The void volume is the total volume of all pores within a porous one
Medium. The void volume is given below as a percentage of the apparent volume of the porous medium.
In the system or method of the present invention, e.g. B. Depletion of leukocytes in a biological fluid (eg, PRC or PRP) at the time of processing, which generally occurs within about 6 to 8 hours after blood collection in the United States. Thus, when a biological fluid is transferred from the
Bag in which it is contained, leukocytes are removed by the corresponding porous medium and a biological fluid depleted in leukocytes is obtained in the satellite bag. According to the invention, a system is provided in which a biological fluid, such as whole blood, is used for
Formation of PRP and PRC is processed.
PRP is depleted of leukocytes by placing at least one porous medium for removing leukocytes from PRP between the blood collection bag and a first satellite bag; PRC is depleted of leukocytes by placing at least one porous medium for removing leukocytes from PRC between the blood collection bag and a second satellite bag.
The invention comprises a centrifugation system in which one (or both) of the intermediate filter arrangements is or are arranged in cooperation with a centrifuge cup so that the filter arrangement, the porous medium in the filter arrangement and the blood bags are not caused by the very large forces generated during the centrifugation process to be damaged.
This is achieved in that in the system mentioned at the outset there is a filter arrangement which is in fluid communication with the container via hose lines and a support device which is suitable for receiving the filter arrangement and can be inserted into the centrifuge cup.
At least one filter arrangement is preferably arranged outside the centrifuge cup.
In particular, at least one filter arrangement can be accommodated by the carrier device, which rests on or partially in the centrifuge cup.
The filter arrangement is preferably positioned such that forces which do not exceed 60% of the forces which are applied to the bottom of the centrifuge cup occur in the position of the filter arrangement during centrifugation.
Or the filter arrangement is positioned in such a way that forces occur in the position of the filter arrangement during centrifuging that are not greater than 40% of the forces that are applied to the bottom of the centrifuge cup.
In the method mentioned at the outset, the filter arrangement is positioned at a distance from the bottom of the centrifuge cup with the aid of a carrier device which can be inserted into the centrifuge cup, and the system introduced into the centrifuge cup is subsequently centrifuged in a known manner.
The system or method according to the invention can also be a barrier medium for red blood cells.
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perchen that allows passage of one component of the biological fluid, but prevents the passage of other components through the medium, eliminating the need for continuous monitoring by an operator and the efficiency of separation of the biological fluid, such as whole blood, is increased into one or more components.
1 shows an embodiment of a processing system according to the invention for a biological fluid, the biological fluid being separated into components by centrifugal separation. FIG. 2 shows an exploded perspective view of an embodiment of a filter arrangement, a centrifuge cup and a holding device around which
Hold the filter assembly in a suitable position on the cup.
The present invention includes an arrangement for collecting and processing a biological fluid, preferably blood, comprising a first container and a line for
Connection of the first container to a second container, a filter arrangement, for. B. is arranged in the form of a porous medium. The porous medium can be a leukocyte depletion medium, a barrier medium for red blood cells, an arrangement comprising a medium for depletion of leukocytes and a barrier medium for red blood cells, or combinations thereof. The processing arrangement can also further containers, porous media and lines for
Include connection of the container and the porous media.
An exemplary system for obtaining and processing a biological fluid is in
Fig. 1 shown. The system for processing the biological fluid is generally designated 10. It may include: a first container or collection bag 11, a needle or cannula 1 suitable for insertion into the dispenser; an optional barrier arrangement
12 for red blood cells; a first arrangement 13 for removing leukocytes; a second
Container (first satellite bag) 41; an optional fourth container (third satellite bag) 42; a second arrangement 17 for removing leukocytes; and a third container (second
Satellite bag) 18.
The individual arrangements or containers can be in fluid communication with one another by hoses, preferably flexible hoses 20, 21, 25, 26, 27 or 28.
The first arrangement for removing leukocytes preferably comprises a porous medium for the passage of PRP; the second arrangement for removing leukocytes preferably comprises a porous medium which is suitable for the passage of PRC. Furthermore, a closure, valve, clamp or transmission can be in or on the hose or in the collecting and / or satellite bags.
Thigh closure or cannula (not shown) may be arranged. The closure (or closures) is opened when liquid is to be transported between the bags.
Any number and combinations of arrangements, porous media, containers and lines are suitable. Those skilled in the art will recognize that the invention described here can be newly implemented in different combinations, which also fall under the invention.
The individual components of the arrangement are described in more detail below.
The containers used in the biological fluid processing assembly can be made of any material that is compatible with a biological fluid such as whole blood or a blood component and that can withstand a centrifugation and sterilization environment. A large number of such containers are known from the prior art. For example, blood collection and satellite bags are typically made from plasticized polyvinyl chloride, e.g. B. from PVC plasticized with dioctyl phthalate, diethylhexyl phthalate or trioctyl trimellitate. The bags can also be made from a polyolefin, polyurethane, polyester and polycarbonate.
The term "hose" used here can be any line or device that creates a fluid connection between the containers. Typically, the hose is made of the same flexible material as that used for the containers, preferably plasticized PVC. The hose can extend into the interior of the container and can be used, for example, as a siphon. There may be a number of hoses that ensure fluid communication with official individual containers. The hoses can be set up in different ways. For example, at least two tubes can be set up at the head of the collecting bag or at the bottom of the bag, or one tube at each end of the bag.
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In addition, the hoses, arrangements, porous media and containers can be set up to define different flow paths. For example, when processing whole blood, the PRP can flow along a first flow path, e.g. B. by the barrier arrangement for red
Blood cells (if present), a PRP leukocyte removal device and into a satellite bag (e.g. a second container). Similarly, the PRC can run along a second
Flow path flow, e.g. B. by the PRC leukocyte removal arrangement and in a satellite bag (z. B. a third container). Since independent flow paths can be present, biological liquids (e.g.
B. PRP and PRC) flow simultaneously or one after the other.
A closure, valve, clamp, transmission leg closure or the like is typically located in or on the hose. The present invention is not intended to be used to manufacture the
Container or the container connecting line used material type may be limited.
The composition of the various porous media depends in part on the desired function, e.g. B. Blocking red blood cells or removing leukocytes. A preferred composition of the various porous media is a mat or web of fibers, which are preferably thermoplastic. The fibers of the porous media can comprise any fibers that are compatible with biological liquids. It can be either natural or synthetic fibers. The fibers are preferably treated or modified to achieve or increase the CWST. For example, the fibers may have been surface modified to increase the critical wetting surface tension (CWST) of the fibers.
For example, the treated or untreated fibers used in the PRC porous medium have a CWST greater than about 53 dynes / cm; for the porous PRP medium the value is above about 70 dynes / cm. Furthermore, the fibers can be glued, fused or otherwise attached to one another, or they can be mechanically interwoven. Other porous media, e.g. B. foamed plastics with an open cell structure, which have been subjected to a surface modification according to the above statements, can be used in a similar manner.
Red blood cell barrier assemblies, for example, located between the blood collection bag and the PRP bag, generally remove about 85 to 99% or more of the incoming leukocytes, which is a removal rate that may not be sufficient, reliably to a residual leukocyte count of less than 106 leukocytes per PC unit. A major function of this arrangement, however, is to act as an automatic "valve" during the decanting process by instantly stopping the flow of a biological fluid, e.g. B. the protruding layer (such as PRP), at the time when the red blood cells come into contact with the porous medium having a porous surface.
The mechanism of this valve-like effect is not entirely clear, but it can be an aggregation of the red blood cells when they reach the porous surface, forming a barrier that prevents or blocks further flow of the protruding layer through the porous medium.
As mentioned above, the sediment layer, such as PRC, when pressed out of the collecting bag, can be processed by a device with a leukocyte removal element in order to reduce the leukocyte content of the sediment layer.
In the embodiment shown in FIG. 2, the invention includes a carrier device that holds a filter assembly comprising a porous medium or one or more components of an assembly in place during centrifugation so that it is affected by the stresses generated during centrifugation not be damaged.
The device 10 for collecting and processing blood with one or more satellite bags which are attached or connected via a line can be used as a unit for separating components from whole blood. This embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in FIG. 2. During the centrifugation stage, where the red blood cells are concentrated at the bottom of the collecting bag, forces up to about 5000 times gravity (5000 G) or more can be generated.
Therefore, the collection bag is preferably flexible, as is the case with the other bags, allowing them to rest on the bottom and walls of a centrifuge cup 120 so that the bags themselves are subjected to little or no stress.
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In contrast to the flexible and pliable nature of the bags and tubes, the porous medium is typically contained in a rigid plastic housing (the combination is referred to as a filter arrangement). The PRC housing typically has larger dimensions than the PRP housing, so that the likelihood of impairment or damage during centrifugation is increased. For example, a typical PRC filter assembly can weigh about 20 g (about 0.04 lb), but its effective weight under 5000 G centrifugation conditions is about 5000 times greater or about 100 kg. In conventional centrifugation systems, it is therefore difficult to avoid breaking the plastic housing.
Even if you place the PRC filter assembly very carefully in the centrifuge cup, there is a risk of damage to the plastic hose or the bags. Furthermore, it is undesirable to enlarge the centrifuge cup so that it accommodates the filter arrangement during the centrifugation stage, since this would not only require the use of a larger and more expensive centrifuge, but would also make it necessary for thousands of operators retraining in blood processing in order to enable them to properly insert the blood bags into a new type of centrifuge cup.
Accordingly, it is desirable that an improved blood collection and processing system or set can be used with existing centrifuge cups.
According to the invention, it is preferred to attach the PRC filter arrangement at a location which is in
Distance from the greatest G-force; this location is preferably outside or partially outside the conventionally used centrifuge beaker of the type shown in FIG. 2.
In Figure 2, cup 120 represents a centrifuge cup that is currently common in blood banks. These cups typically have strong walls made of high strength steel. The walls enclose a free space 121 into which blood bags, their satellite bags and the tubes arranged between them can be brought. The support means 122 used to hold a filter assembly can be made of any high strength material, preferably metal or a metal alloy, with titanium or stainless steel due to your
Strength and ease of use under hygienic conditions are preferred. The lower region 123 of the carrier device 122 is designed in such a way that it fits into the cavity 121, preferably at a depth of approximately 0.5 to approximately 1 cm.
Spring clips or others
Means can be used to position and / or hold the carrier device 122 in the cup 120. A groove 124 arranged in the upper region of the carrier device 122 is preferably designed in such a way that it receives the outlet opening of the filter arrangement 114 and enables the bottom region of the filter arrangement 114 to remain on the flat upper surfaces of the carrier device 122 next to the groove 124. The central region 126 of the groove 124 can be proportioned such that the opening 125 of the filter arrangement 114 fits into at least a part of the groove 124 to achieve a friction fit.
The ends of the groove 124 are preferably reduced to such a width that a flexible hose 112 connected to the inlet and the outlet of the filter arrangement 114 is retained, which facilitates the stabilization of the filter arrangement 114 when it is placed on the carrier device 122. The unsupported areas of flexible tubing 112 then fall into the cup and are in communication with the rest of the blood collection set contained therein. Preferably, the carrier device 122 holds the filter assembly 114 in such a way that the plane of the porous medium is substantially normal to the G-force held during the operation of the centrifuge.
Furthermore, the carrier device and the filter arrangement should be arranged on or in the centrifuge cup in such a way that they do not impair the normal, free-swinging movement of the cup 120 in the centrifuge during the rotation.
Since the PRP filter is typically relatively small and very light, it can be placed in the cup along with the bags and hose. According to a further embodiment of the invention, however, the groove 124 can be designed such that it accommodates more than one filter arrangement, e.g. B. both a PRC and a PRP filter arrangement.
According to a further embodiment of the invention, a larger carrier device can be used to hold a first filter arrangement and a second carrier device holding a second filter arrangement can be placed on top of the first carrier device and filter arrangement. The person skilled in the art recognizes that different constructions, configurations
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and / or facilities can be used to achieve these functions.
Another feature of the invention lies in the positioning and the manner in which the porous medium, in particular the PRC medium, is attached to the centrifuge cup during centrifuge operation. Tests with a number of test filter housings that were built to fit in the centrifuge cup have shown convincingly that this is
Housing during centrifugation is often the cause of perforations in the hose lines. It is also very difficult to design a housing in such a way that it is reliably break-proof. In addition, conventional centrifuge beakers are designed to hold the conventional blood collection sets that do not have any filter elements.
Fitting the extra volume of a PRC filter assembly into a conventional cup was therefore very difficult. These serious problems have been overcome by attaching the PRC filter assembly to a support outside the cup. This ensures adequate
Support the filter assembly by providing a supporting flange portion 127 of the carrier 122 (FIG. 2) that receives the circumferential line of the centrifuge cup. Furthermore, the carrier device 122 is preferably arranged above the cup head, a position which is located much closer to the center of rotation of the centrifuge, so that the force which the
Filter assembly is subjected to only about 40 to about 60% of the force at the bottom of the cup 120.
Furthermore, the narrow slots at the two ends of the carrier device hold the hose connections tight and allow the hoses to fall into the shell. Surprisingly, the hanging areas of the tubes did a very good job of centrifuging.
The system of the invention can be used in conjunction with other arrangements or porous media, including filtration and / or separation devices, e.g. B. a device for removing leukocytes from a platelet-containing solution or concentrate. Exemplary devices are described in US Pat. No. 4,880,548 and US Pat. No. 4,925,572, the entire contents of which are hereby incorporated by reference into the subject matter of the description.
Housings can be made from any suitable impervious material including an impervious thermoplastic material. For example, the housing may preferably be injection molded from a clear or translucent polymer such as an acrylic, polystyrene, or polycarbonate resin. Such a housing is not only easy and economical to manufacture, but also enables the passage of the liquid through the housing to be observed.
The housing, in which the porous medium is welded or fitted, is designed in such a way that it can be used appropriately, quickly prepared and effectively excluded from air. Although there are a variety of design possibilities for the housing, the housing for the porous medium according to the invention preferably comprises a housing as described in US Pat. Nos. 4,880,548,4,923,620 and 4,925,572, which is generally similar the configuration of the housing 114 in FIG. 2.
According to the invention, the arrangement for collecting and processing the biological fluid should be able to withstand drastic sterilization and centrifugation environments, which typically consist of radiation sterilization (at about 2.5 megarads) and / or autoclave (at about 110 to about 1200C for about 15 up to 60 minutes) and / or centrifugation (typically about 2500 to 3500 G for about 5 to 15 minutes; however, depending on the component of the biological fluid for which maximum recovery is provided, centrifugation at about 5000 G for about 10 to 20 minutes).
In general, with reference to the figures, the biological fluid (e.g. whole donor blood) is taken up directly in a first container such as the collection bag 11. The collection bag 11 can then be placed with or without other elements of the system, such as a second container and a filter assembly 114 in a centrifugation device, such as a centrifuge cup 120. Preferably, the filter assembly 114 is spaced from the bottom of the centrifuge cup 120 using a device that is capable of preventing damage to the filter assembly 114 due to tension from the centrifugal forces. For example, as described above, the filter assembly 114 can be held at a distance from the bottom of the centrifuge cup 120 by using a support 122 such as a clip.
The collection bag 11 (with or without other elements of the system) can then be centrifuged to divide the biological liquid into a protruding layer 31 and a sediment.
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to separate layer 32. After centrifugation, the whole layer is predominantly PRP when the whole blood is used and the sediment layer is predominantly used
PRC. The biological liquid can then be removed from the collection bag as a separate supernatant or
Sediment layers are pressed out. There may be a clamp or the like between the collecting bag 11 and the flexible hose 25 or inside the hose in order to prevent the excess liquid from flowing and from entering the wrong line.
Movement of the biological fluid through the system is accomplished by
Maintains a pressure differential between the collection bag and the destination of the biological fluid (e.g., a container such as a satellite bag or a needle at the end of a line). The system according to the invention is suitable for use with conventional devices for achieving the pressure difference, e.g. B. a squeezing device (Expressor). Examples of devices for achieving this pressure difference are a gravity gradient, the application of pressure to the collecting bag (e.g. by hand or with a pressure sleeve) or the introduction of the additional container (e.g. satellite bag) into a chamber (e.g.
B. a vacuum chamber), which creates a pressure difference between the collection bag and the other container, in question. It is also within the scope of the invention to use expressors which produce a substantially equal pressure across the entire collection bag.
When the biological fluid passes from one bag into the next bag, it can pass through at least one porous medium. Typically, the biological fluid, if it is the protruding layer (e.g. PRP), can pass out of the collection bag through one or more devices or arrangements comprising one or more porous media, e.g. B. a leukocyte removal medium, a red blood cell barrier medium, a porous medium that combines the red blood cell barrier with the removal of leukocytes in a porous medium, or a leukocyte removal medium with a red blood cell barrier medium in serial Arrangement.
The protruding layer 31 is pressed out of the first container 11 until the flow is interrupted, typically by closing a clamp in the line 20 or automatically if the arrangement comprises a barrier medium 12 for red blood cells. The supernatant layer preferably passes through a barrier medium for red blood cells and then through a medium for removing leukocytes. The supernatant layer is then depleted in leukocyte removal media after passage through the leukocyte removal medium. Further processing may optionally be done downstream of the leukocyte removal medium, either in connection with the system or after separation from the system.
The sediment layer 32 in the collecting bag 11 can by an arrangement 17 for the removal of leukocytes and in a container 18, for. B. a satellite bag. Typically, the collection bag 11, which now predominantly contains red blood cells, is subjected to a pressure difference, as mentioned above, in order to prepare the arrangement 17 for removing leukocytes and to initiate the flow process.
According to another embodiment of the invention, a method is provided in which the recovery of various biological fluids that are trapped or retained in various elements of the system is maximized by either ensuring that there is a volume of gas behind the trapped or retained biological fluid pushing the liquid through these elements and into the intended container, arrangement or porous medium or by passing the enclosed or retained liquid into the intended container, arrangement or porous medium by a pressure difference (e.g. by gravity gradient, a pressure cuff, suction and the like .) pulls.
This ensures a more complete emptying of the container, the arrangement or the porous medium. After the container has emptied completely, the flow is automatically interrupted.
In order to provide a better understanding of the invention described here, the following examples dealing with the application of the present invention are presented.
These examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention in any way.
Examples 1 to 5
The blood collection sets used to run the examples were generally the same
<Desc / Clms Page number 12>
Fig. 1 without the optional arrangement of the barrier medium for red blood cells. The procedure corresponded to the procedure described above using the device of Fig. 2 for the first centrifugation step.
The porous medium for removing leukocytes from PRP was preformed into a cylindrical filter element of 2.5 cm in diameter and 0.33 cm in thickness, using PBT fibers with an average diameter of cm and a density of 1.38 g / cm 3 which had been subjected to a surface treatment according to the process described in US Pat. No. 4,880,548 using a mixture of hydroxyethyl methacrylate and methacrylic acid monomers in a weight ratio of 0.3: 1. The porous medium had a CWST of 95 dynes / cm and a zeta potential of -11.4 millivolts at the pH of the plasma (7, 3). The fiber surface was 0.52 m2 and the void volume was 80%.
The porous medium for removing leukocytes from PRC was calculated according to equations (3) and (4) so that the leukocyte removal efficiency was better than log 3 (i.e.> 99.9% reduction in the leukocyte content). This was using
EMI12.1
gene (3) and (4) were required. To further increase the efficiency of leukocyte removal, the void volume was reduced to 81%. These changes led to an increase in efficiency to more than log 4 (i.e.> 99, 99%). When the PRC was pressed through this filter medium in a 6.4 cm diameter housing, flow times in the desired range of 10 to 40 minutes resulted at an applied pressure of 90 mm Hg.
The fiber surfaces had been modified in accordance with US Pat. No. 4,925,572 using a mixture of hydroxyethyl methacrylate and methyl methacrylate in a weight ratio of 0.27: 1; the porous medium had a CWST of 66 dynes / cm.
The porous PRC medium described above was preceded by a prefilter which consisted of five layers of PBT webs produced by meltblowing, which were superimposed in the sequence given below to a total thickness of 0.25 cm.
EMI12.2
<tb>
<tb>
Weight, <SEP> fiber diameter, <SEP> CWST value
<tb> degrees <SEP> mg / cm2 <SEP> for
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 12 <SEP> 50
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 9 <SEP> 50
<tb> 2, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 003 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 66
<tb> 5, <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 66
<tb> 5, <SEP> 2-10, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 66
<tb>
In the individual examples, a single blood unit from voluntary blood donors was used. The blood unit was collected in a blood collection set from Flg. 1 shown type (without the optional arrangement with the barrier medium for red blood cells), the collection bag of the set was previously filled with 63 ml of CPDA anticoagulant.
The blood volume obtained from the different donors is given in column te) of Table 11. The collection set was placed in the centrifuge cup of FIG. 2 according to standard blood bank practice, except that the PRC filter was attached to the carrier device, which in turn was attached to the top of the centrifuge cup, causing the PRC filter outside and above the centrifuge cup was attached.
The centrifuge was then rotated for 3 minutes at a speed corresponding to 2280 G (at the bottom of the beaker), as a result of which the red blood cells sedimented in the lower region of the collecting bag. The clip was then removed and the collection bag was gently transferred without swirling the contents to a plasma extractor which had been spring loaded to approximately 90 mm Hg. By breaking the seal that connected the collection bag to the PRP filter and then breaking the seal that connected the PRP filter to the satellite bag, the protruding PRP layer from the collection bag could flow through the PRP filter into the satellite bag .
When the PRP emerged, the limit fold between PRC and PRP in the collecting bag increased, whereby the flow process
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took about 10 to 20 minutes for all of the PRP to pass through the PRP filter; at this point the flow was abruptly and automatically stopped when the front of the PRC layer reached the PRP filter. The tube was then pinched off next to the collection bag and next to the satellite bag. The hose between the two clamps and the PRP filter was cut off. The PRP collected in the satellite pouch was then processed in accordance with normal blood bank practice, with the formation of PC and plasma depleted of leukocytes.
The volumes of PC and plasma are given in Table 11 together with the number of remaining leukocytes in the PC.
The collection bag, which now only contained the sedimented red blood cells, was removed from the plasma extractor. 100 ml of AS3 nutrient solution, which had previously been placed in the other satellite bag, was transferred through the PRC filter into the collecting bag.
The contents of the collection bag were then mixed thoroughly. At a pressure of approximately 120 mm Hg due to the gravity gradient, the PRC in the collecting bag was first subjected to a depletion of leukocytes by passing it through the PRC filter to the satellite bag. The PRC was now available for transfusion to a patient as needed. Volumes, hematocrit values and the number of remaining leukocytes in the PRC are listed in Table 11.
The leukocyte counts shown in the table reflect the sensitivity of the procedures used to determine the number of remaining leukocytes in the PRC and PC effluent products. In fact, no leukocytes were detected in the leukocyte-depleted drain products of all samples.
Parallel experiments using more sensitive (but more labor-intensive) test methods show that the efficiency of leukocyte depletion is about a factor of 10 to 100 better than the data in the table indicate.
EMI13.1
EMI13.2
<tb>
<tb> test <SEP> 1 <SEP> test <SEP> 2 <SEP> test <SEP> 3 <SEP> test <SEP> 4 <SEP> test <SEP> 5
<tb> collected
<tb> whole blood <SEP> (mi) <SEP> 407 <SEP> 387 <SEP> 399 <SEP> 410 <SEP> 410
<tb> whole blood
<tb> Hct <SEP> (%) <SEP> 45 <SEP> 42, <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> 41 <SEP> 38, <SEP> 5 <SEP>
<tb> PRP filtration time <SEP> (min) <SEP> 16 <SEP> 11 <SEP> 14 <SEP> 15 <SEP> 19
<tb> PRP volume <SEP> (mil) <SEP> 211 <SEP> 173 <SEP> 196 <SEP> 177 <SEP> 232
<tb> PC volume <SEP> (mil) <SEP> 47 <SEP> 52 <SEP> 49 <SEP> 69 <SEP> 61
<tb> the rest
<tb> WBC-PC * <SEP> <1 <SEP> Ox105 <SEP> <1, <SEP> 1x105 <SEP> <1,
<SEP> 1x105 <SEP> <1, <SEP> 5x1 <SEP> 05 <SEP> <1, <SEP> 3x1 <SEP> 05 <SEP>
<tb> PRC filtration time <SEP> (min) <SEP> 15 <SEP> 18 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> PRC vo <SEP>! <SEP> <SEP> (m <SEP>!) <SEP> 285 <SEP> 318 <SEP> 301 <SEP> 306 <SEP> 288
<tb> PRC-Hct <SEP> (%) <SEP> 64, <SEP> 5 <SEP> 67 <SEP> 51 <SEP> 52, <SEP> 5 <SEP> 60, <SEP> 5 <SEP>
<tb> the rest
<tb> WBC-PRC * <SEP> <7, <SEP> 3x10 " <SEP> <8, <SEP> 0x10 " <SEP> <7, <SEP> 5x10 " <SEP> <7, <SEP> 7x10 " <SEP> <7, <SEP> 2x10 " <SEP>
<tb> * <SEP> pro <SEP> unit
<tb>
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The invention has been described in detail above and illustrated by examples. However, it should be understood that the invention is susceptible of various modifications and alternative forms of embodiment and is not restricted to the specific embodiments of the examples.
Furthermore, it should be noted that these specific embodiments are not intended to limit the invention, but on the contrary, the invention is intended to encompass all modifications, equivalents and alternatives which come within the spirit and scope of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. System for processing a biological liquid for use with a centrifuge, comprising at least one container to be fitted into a centrifuge cup, characterized by at least one filter arrangement (114) which is in liquid communication with the container via hose lines (112) and one for Receiving the filter arrangement (114) suitable carrier device (122) which can be inserted into the centrifuge cup (120).